Brevet FR2488505A1 — publié le 19820219

La présente invention concerne des perfectionnements auOdispositifsde transmission d'image optique par fibres et, plus particulièrement, le rehaussement d'images ainsi transportées. Les faisceaux de fibres optiques dont les extrémités opposées sont disposées selon un schéma géométrique identique constituent des transmetteurs d'images qui transportent la lumière formant les images selon les principes bien connus de la réflexion interne totale. Que les faisceaux soient rigides ou souples, la définition des images transportées est altérée individuellement et/ou collectivement par l'étroi- tesse de l'emballage des fibres et en particulier par la dis- position géométrique de l'extrémité de ces fibres, ainsi que par les dimensions de leur diamètre et l'épaisseur de leur gainage comme par la rupture de fibres et les variations de transmission. Pour remédier à la dégradation de l'image provenant de l'écartement entre le coeur des fibres et la survenue de rup- turesde fibres ou l'existence de défaut par inclusion de bul- les de gaz ou de corps étrangers, on a tenté de mettre au point des schémas de rehaussement d'images pour intégrer des fibres non conductrices ou partiellement conductrices et des espaces entre ces fibres dans la géométrie globale des extré- mités des faisceaux transporteurs. La théorie du balayage dyna- mique est exposée dans le Journal of the Optical Society of America, Volume 47, No. 5,May, 1957, pages 423-427 et également dans New York Academic Press, 1967, pages 88-99. Les systèmes de balayage dynamique utilisés à l'heure actuelle sont cependant malcommodes, complexes et coûteux. Dans le meilleur des cas, ils ne sont pas aussi compacts qu'on le souhaiterait dans les milieu médicaux et industriels utilisant les petites variétés de fibroscopes. Les brevets des Etats-Unis n03 016 785, 3 217 588 et 3 217 589 consti- tuent des exemples de systèmes anciens de balayage dynamique pour fibroscopes complexes et malcommodes. Des systèmes plus récents effectuent le rehaussement de l'image en utilisant des plaques de verre oscillantes ou des faisceaux de courtes fibres optiques disposés entre les objec- tifs du fibroscope et les extrémités réceptrices d'images du faisceau de fibres. Les brevets des Etats-Unis n0 4 141 624 et 4 154 502 illustrent ces systèmes. L'inclusion de moyens faisant osciller l'image entre les lentilles d'objectif et les extrémités de fibroscopes réceptrices d'images, détrui- sent cependant la compacité distale des endoscopes qui peut être obtenue avec des objectifs à courte focale. En conséquence, la présente invention a pour but d'accroi- tre la compacité distale habituelle des endoscopes à fibres optiques utilisant des moyens de réhaussement dynamique de l'image, en particulier dans le cas des plus petites varié- tés de dispositifs médicaux et industriels. Un autre but est d'obtenir ce résultat en utilisant une nouvelle lentille d'objectif à grand angle en ayant une aber- ration minimale. D'autres buts et avantages de l'invention ressortiront de la description suivante. Les objectifs et les avantages de l'invention sont obte- nus en utilisant un objectif de fibroscope ayant un composant delentilles oscillant disposé au voisinage de l'extrémité réceptrice d'images d'un faisceau de fibres de fibroscope. L'objectif lui-même fait que les images qu'il forme balaient l'extrémité réceptrice du faisceau transporteur d'images pour supprimer les défauts liés au faisceau. Le balayage synchrone de l'extrémité opposée du faisceau rend les images transpor- tées fixes pour permettre leur examen. Les détails de l'invention ressortiront aisément de la description suivante faite en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une illustration schématique partielle- ment en coupe transversale d'une forme d'exécution préférée selon l'invention; - la figure 2 est une vue en coupe transversale du sys- tème de fibroscope de la figure 1 prise le long de la ligne 2-2 de la figure 1; et - la figure 3 illustre une modification des moyens de réhaussement de l'image. Le fibroscope 10 a été représenté schématiquement pour illustrer plus facilement l'invention. Les composants décrits sont destinés à être gainés ce que l'on ne décrira pas en détail. A cet égard, le lecteur peut se reporter au brevet des Etats-Unis'n' 3 913 568 qui décrit une for-me particulière d'endoscope à fibres optiques auquel la présente invention est applicable sans y être limitée. Le fibroscope 10 comprend un faisceau de fibrestransmet- trices d'image 12 formé de fibres optiques 14 disposéescètelle sorte que leurs extrémités opposées aient une configuration géométrique identique. Les images dirigées contre la face ré- ceptrice 16 sont transportées vers la face émettrice 18 par le principe bien connu de la réflexion interne totale. Le réhaussement de l'image en vue de la suppression des imperfections du faisceau de fibres est obtenu à l'aide de l'objectif 20 qui produit des images d'objets 22 sur la face 16 du faisceau 12. L'objectif 20 comprend une première lentille fixe 24 et une seconde lentille 26 qui peut osciller autour de l'axe 28 (figuresl et 2). La première lentille 24 est fixée dans la structure de support 30 (figure 2) du fibroscope 10. Les dé- tails de la structure 30 ne constituent pas un aspect essentiel de l'invention et, en conséquence, ils ne sont pas représentés. On peut utiliser tout moyen de support de fibroscopes classi- ques tels quels ou modifiés selon les besoins par l'homme de l'art. Par exemple, on peut utiliser la structure décrite dans le brevet des Etats-Unis n0 3 913 568. Des goupilles 32 (figure 2), s'étendant l'une vex l'autre à partir de la structure 30 le long de l'axe 2S, supportent un aimant permanent 34 portant la seconde lentille 26. L'aimant 34 est de préférence annulaire et la lentille 26 est collée ou supportée coaxialement d'une autre manière dans ce dernier. Il est prévu des paliers 36, de préférence montés sur rubis, pour la liaison pivotante avec les goupilles 32. Au voisinage de l'aimant 34 se trouve un solénoïde 38 à courant alternatif collé ou fixé d'une autre manière sur le faisceau de fibres 12 près de la face réceptrice d'images 16. Lorsque le solénoïde 38 n'est pas excité, l'aimant 34 est maintenu parallèle à la face 16 du faisceau 12 par des cous- sins 40 en mousse de caoutchouc. Au lieu de caoutchouc mousse, on peut utiliser d'autres matériaux de caractéristiques simi- laires ou bien des ressorts. Les coussins 40 permettent le basculement de l'aimant 34 vers l'arrière et vers l'avant par rapport à la face 16 lorsque les pôles N et S sont électri- quement attirés, l'un après l'autres par le solénoïde à cou- rant alternatif, c'est-à-dire lorsque le solénoide est excité. Ainsi, l'aimant 34 peut être mu en oscillation harmonique autour de l'axe 24 à une fréquence qui corresponde à celle du courant alternatif alimentant les conducteurs 41. Le dé- placement cyclique de l'aimant 34 est garanti par la force de rétablissement des coussins 40. On peut remplacer les coussins 40 par un second aimant permanent fixé en avant de l'aimant 34. Si le second aimant fixe a ses pôles nord et sud en opposition avec ceux de l'aimant 34, comme illustré à la figure 1, l'aimant 34 sera constamment repoussé vers une position neutre parallèle à l'aimant fixez L'aimant fixe est illustré en pointillés 42, A des fins de compacité, c'est-à-dire de faible lon- gueur, de la partie distale du fibroscope 10, l'objectif 20 est conçu avec une faible focale arrière. Il est souhaita- ble d'avoir une focale arrière qui amène la surface arrière 44 de la seconde lentille 26 a une position d'approximative- ment 0,5 à 1,0 millimètre de la face 16 du faisceau de fibres pour une distance à l'objet d'approximativement 25 millimè- tres. Dans une construction préférée de l'objectif 20, la sur- face arrière 44 de la seconde lentille 26 est plate et elle suit l'axe 28 autour duquel lalentille 26 oscille. De même, l'épaisseur au centre de la lentille 26 est de préférence choi- sie de manière à être approximativement égale au rayon de cour- bure de sa surface frontale 46 ou vice versa. Ainsi, l'oscilla- tion de la lentille 26 autour de l'axe 28 ne produit pas de mouvement axial de la surface 46 par rapport à la lentille fixe 24. Il est souhaitable que les paramètres des lentilles 24 et 26 soient les suivants: - pour la lentille 24: indice de réfraction 1,518, rayon de la surface frontale plate 48 et de la surface sphérique arrière 50 d'approximativement 6 millimètres. - pour la lentille 26: indice de réfraction 1,617, rayon de la courbure de surface frontale sphérique d'approximativement 3 millimètres, surface arrière 44 et épaisseur au centre d'approximativement 3 milli- mètres. On doit comprendre que l'épaisseur au centre de la len- tille 24 peut être modifiée si on le désire et, en outre, que le plan de la surface 44 de la lentille 26 peut être disposé à l'écart de l'axe 28. La conception de la lentille 26 ci-dessus évite cependant les aberrations secondaires. A l'extrémité proximale opposée du fibroscope 10 o les images transmises par le faisceau 12 sont observées par l'oeil E, le mouvement de balayage conféré aux images à la face 16 et émis à la face 18 est arrêté pour une observation fixe de l'image. La figure 1 montre un système symétrique dans lequel les composants distaux et proximaux du fibroscope sont sen- siblement identiques. Le mouvement conféré aux images reçues par la face 16 du faisceau 12 est supprimé pour l'observation en faisant osciller la lentille 26 et la lentille de réception 52 avec une phase et une fréquence identiques. Cela peut être accompli en entraînant les solénoïdes distal 38 et proximal 38a grâce à la même source de courant (par exemple du courant alternatif de 60 Hertz) et en faisant correspon- dre les amplitudes en réglant la tension (ou le courant) four- nis à l'un ou az deux solénoïdes. Des lentilles d'oculaire (non représentées) peuvent être utilisées en amont de l'oeil E pour réhausser (grossir) les images reçues, si on le désire. Le système illustré à la figure 1 peut être également modifié dans sa partie proximale comme le montre la figure 3 o la lentille 52 est remplacée par une plaque de verre plate 56. Pour les détails d'une telle construction d'observation, on peut se reporter aux brevets des EtatsUnis n0 4 141 624 et 4 154 502 qui, en outre, montrent des lentilles d'oculaire convenant à l'incorporation dans les formes d'exécution des figures 1 et 2. Il ressort de ce qui précède que le balayage de l'image du fibroscope est obtenu en un point distal uniquement au moyen des lentilles d'objectifs ce qui réduit au minimum l1f- combrement du dispositif, son coût et sa complexité. Il est bien entendu que la présente invention n'est pas limitée à la forme d'exécution décrite et représentée et que l'on peut lui apporter des variantes> modifications et adaptations sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1- Système de réhaussement dynamique d'images pour fi- broscopes, caractérisé en ce qu'il comprend: - un objectif distal formateur d'images 20 comprenant une première et une seconde lentilles24, 26, la première 24 de ces lentilles étant fixe, à l'écart de, et alignée avec, une extrémité 16 d'un faisceau de fibres 12 transpor- teur d'images d'un fibroscope 10 comprenant ledit système de réhaussement d'images et la seconde 26 desdites lentilles étant disposée entre ladite première lentille 24 et le fais- ceau de fibres 12; - des moyens 36, 32 permettant le pivotement de ladite seconde lentille 26 par rapport à ladite extrémité 16 dudit faisceau de fibres 12; et - des moyens 34, 38 pour l'accomplissement dudit pivo- tement selon un mode oscillant contrôlé tel que les images produites par ledit objectif 20 balaient de manière répétée ladite extrémité 16 dudit faisceau de fibres 12. 2- Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite première lentille 24 et ladite première extrémité 16 dudit faisceau de fibres 12 sont sensiblement alignées sur un axe commun et en ce que ladite seconde lentille 26 pivote autour d'un second axe 28 s'étendant selon une direc- tion approximativement perpendiculaire audit axe commun. 3- Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens 38 faisant pivoter ladite seconde lentille 26 comprennent un aimant permanent 34 et un solénoïde à courant alternatif voisin 38, dont l'un est fixe et dont l'autre est rendu solidaire de ladite seconde lentille 26. 4- Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit aimant 34 est annulaire et en ce qu'il est fixé à ladite seconde lentille 26, ledit solénoïde 38 étant monté sur ledit faisceau de fibres 12 au voisinage de ladite extré- mité 16 de celui-ci. - Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite seconde lentille 26 présente une surface plate 44 émettrice d'images voisine de ladite extrémité 16 du fibros- cope 10 et une surface courbe opposée 46, ledit second axe 28 traversant ladite surface plate 44. 6- Système selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite seconde lentille 26 a une épaisseur au centre ap- proximativement égale au rayon de ladite surface courbe 46. 7- Système selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens proximaux dudit fibroscope 10 pour balayer l'extrémité opposée 18 dudit faisceau de fibres 12 transporteur d'images en synchronisme avec le balayage de ladite extrémité 16 dudit faisceau. 8- Objectif pour fibroscope caractérisé en ce qu'il comprend une première lentille fixe 24 et une seconde lentille pivotante 26, lesdites lentilles 24 et 26 étant alignées et au voisinage l'une de l'autre. 9- Objectif selonla revendication 8, caractérisé en ce que l'alignement desdites lentilles 24 et 26 se fait le long d'un axe commun et en ce que la seconde lentille 26 pi- vote autour d'un second axe 28 s'étendant selon une direction approximativement perpendiculaire audit axe commun. - Objectif selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens 34, 38 pour faire osciller de manière cyclique ladite seconde lentille autour dudit second axe 28. 11- Objectif selon-la revendication 9, caractérisé en ce que les surfaces en vis à vis 50, 46 desdites lentilles 24, 26 sont courbes et en-ce que la surface opposée 28 de ladite seconde lentille 26 est plate. 12- Objectif selon la revendication 11, caractérisé en ce que ledit second axe 28 traverse ladite seconde lentille 26 approximativement par le centre de courbure de sa surface courbe 46. 13- Objectif selon la revendication 11, caractérisé en ce que ledit second axe 28 traverse ladite surface plate opposée 44 de ladite seconde lentille 26. 14- Objectif selon la revendication 13, caractérisé en ce que ladite seconde lentille 26 a une épaisseur au centre qui est approximativement égale au rayon de courbure de ladite surface courbe 46 de ladite lentille 26. - Système de réhaussement d'images dynamique pour fi- broscopes, caractérisé en ce qu'il comprend un faisceau de fibres 12 transporteur d'images, une lentille d'objectif alignée avec et écartée de l'une des extrémités 16 du- dit faisceau de fibres 12, au moins un composant 26 dudit objectif 20 étant monté de manière à pivoter autour d'un axe 28 perpendiculaire à l'axe optique dudit objectif 20 et des moyens 34, 38 pour provoquer ledit pivotement selon un mode oscillant contrôlé de manière que les images pro- duites par ledit objectif 20 balaient de façon répétée ladite extrémité 16 dudit faisceau de fibres 12.