Brevet FR2489135A1 — publié le 19820305

La présente invention concerne un systeme endoscopique pour l'obser- vation ou la prise de vue, comprenant un guide de lumière formant une lentille épaisse délimitée axialement par une face proximale et une face distale. Les systèmes endoscopiques connus de ce type sont conçus pour examiner des objets situés au contact de la face distale du guide de lumière. Ils permettent en effet de concentrer sur la face distale la totalite du rayonnement traversant le guide de lumière et donc d'observer l'objet avec l'eclaire- ment maximum. Par contre ils ne permettent pas d'observer les objets situés à une certaine distance de la face dis tale. La présente invention se propose de remédier a cette lacune et pour ce faire elle a pour objet un système endoscopique du type précité qui se caractérise en ce qu'il comprend, en avant de la face proximale du guide de lumière, un dispositif de mise au point composé d'au moins deux éléments optiques déplaçables l'un par rapport à l'autre sur l'axe optique du guide de lumiere. En réglant convenablement la position relative des éléments optiques de ce dispositif de mise au point, il est possible maintenant d'observer ou d'effectuer une prise de vue de l'image d'un objet situé aussi bien sur la faee distale qu'à une certaine distance de celle-ci. Le domaine d'utilisation du système endoseopique selon l'invention peut donc être nettement plus grand que celui des systèmes endoscopiques de contact de la technique antérieure. I1 va de soi que la distance maximum d'observation dépend de l'é- clairement minimum auquel doit etre exposé l'objet pour etre visible de façon acceptable. L'experience montre que cette distance est sensiblement égale au double du diamètre utile du guide de lumière. Le dispositif de mise au point n'intervient pratiquement pas sur l'étendue du champ observé. Celui-ci, qui est défini par le diamètre utile du guide de lumière lorsque le dispositif de mise au point est réglé pour une observation distale, n'augmente en effet que très faiblement lorsque le dispositif de mise au point est réglé pour une observation non distale. Si l'on désigne par x la distance séparant l'objet observé de la face distale et respectivement par d, 1, et n le diamètre, la longueur et l'in- dice de réfraction du guide de lumière, le champ y observe à la distance x est défini par la formule Or, comme en général le produit nx est petit devant le dénominateur 21 , on constate donc que le champ ne varie que très peu lors du passage d'une observation distale à une observation non distale. La présente invention se propose également d'apporter une solution permettant d'augmenter sensiblement le champ lors d'une observation non distale. Pour ce faire, le système endoscopique qu'elle concerne se caractérise en outre en ce que le guide de lumière est formé deau moins deux éléments optiques accolés d'indices de réfraction différents, l'élément optique portant la face distale du guide de lumière ayant un indice de réfraction tel que le rapport de cet indice sur celui du milieu où a lieu l'observation ou la prise de vue est different de 1. Le faisceau lumineux sortant de la face distale du guide de lumière est dans ce cas divergent, ce qu permet par conséquent d'augmenter le champ observé au fur et à mesure qu'augmente la distance séparant l'objet à examiner de la face distale. I1 est vrai que la divergence du faisceau lumineux sortant de la face distale, et donc le champ observé, pourraient etre augmentés si la face distale du guide de lumière étaif constituée par une surface creuse divergente. Cette solution ne pourrait toutefois pas être envisagée sur un système endoscopique à usage médical ou vétérinaire dont le guide de lumière, pour des raisons cliniques, doit hêtre réalisé avec une surface distale plane ou légèrement convergente. La présente invention se propose également de satisfaire cette exigence. A cet effet, le système endoscopique quelle concerne se caractérise en outre en ce que l'élément optique portant la face distale du guide de lu mière a un indice de réfraction supérieur à celui du milieu où a lieu l'obser vation ou la prise de vue alors que sa face extrême constituant la face distale est convergente. Selon une disposition particulière, il est par ailleurs avantageux que la-surface de contact des deux éléments optiques situés près de la face distale présente un rayon de courbure dont la convexité est tournée vers l'élé- ment ayant l'indice le plus grand. Cette disposition permet en effet d'accroître la divergence du faisceau lumineux sortant de la face distale et donc d'augmenter encore le champ observé. Plusieurs modes d'exécution de la présente invention seront décrits ci-apres à titre d'exemples nullement limitatifs en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure I représente schématiquement un système endoscopique conforme å l'invention, comprenant un guide de lumière épais et un dispositif de mise au point situé en avant de la face proximale du guide de lumière - la figure 2 illustre le fonctionnement du système endoscopique représenté sur la figure 1 dans le cas d'une observation distale et celui d'une observation non distale - les figures 3 et 4 représentent chacune schématiquement un système endoscopique conforme à l'invention, utilisable en médecine et permettant d'augmenter le champ observé lors d'un examen non distal ; et - les figures 5 et 6 représentent chacune schématiquement un guide de lumière dont l'extrémité distale permet de faire varier le champ observé et qui est susceptible d'entrer dans la constitution d'un système endoscopique conforme à l'invention. Le système endoscopique que l'on peut voir sur la figure I comprend un guide de lumière formant une lentille épaisse G dont l'extrémité distale est plane et dont l'extrémité proximale est convexe. I1 comprend egalement, en avant de la face proximale du guide G, un dispositif de mise au point L composé de deux éléments optiques L1 et L2 déplaçables l'un par rapport à l'autre sur l'axe optique X'X du guide. Lorsque le guide de lumière G est utilisé seul, le flux lumineux qui e traverse est concentré sur sa face distale, de sorte que seuls les ob Jets situés au contact de celle-ci peuvent être observés correctement. Par contre, lorsque le guide de lumière G est utilisé avec le dispositif de mise au point L, il est également possible d'examiner en continu un objet s'éloignant de la face distale jusqu a une distance maximum x pour laquelle son éclairement demeure satisfaisant. Bien entendu, cette distance maximum d'observation pourrait être augmentée en équipant le système endoscopique d'un dispositif d'éclairage supplémentaire. Le fonctionnement du système endoscopique représenté sur la figure 1 sera décrit en référence à la figure 2 sur laquelle sont dessinés les trajets des rayons lumineux traversant le guide G et le dispositif de mise au point lors d'une observation distale et d'une observation non distale. Cas d'une observation distale L'objet A, qui est confondu avec le foyer objet du guide G, donne à la sortie de celui-ci une image à l'infini. Celle-ci est alors reprise par le dispositif de mise au point L, composé de façon non limitative par les deux lentilles L1 et L2 qui,en formant une lunette de Galilée, permettent à l'observateur de voir à l'infini l'image de l'objet A. Cas d'une observation non distale L'objet A', qui est éloigné de la face distale du guide G d'une distance au plus égale à x, donne à la sortie du guide une image qui n'est plus à l'infini. Cependant, en réglant convenablement la position relative des lentilles L1 et L2, il est possible de restituer à nouveau de l'objet A' une image à l'infini que l'observateur pourra encore observer. Les figures 3 et 4 représentent schématiquement deux variantes de réalisation d'un système endoscopique utilisable dans les domaines médicaux ou vétérinaires, ce système permettant d'une part d'effectuer des observations ou des prises de vue distales et non distales et d'autre part d'augmenter le champ observé au fur et à mesure que l'objet ou le tissu à examiner s'éloigne de la face distale du guide de lumière. Tout comme le système endoscopique représenté sur la figure 1, les systèmes endoscopiques visibles sur les figures 3 et 4 comportent un guide de lumière G formant une lentille épaisse et un dispositif de mise au point L composé de deux lentilles t1 et L2 déplaçables l'une par rapport à l'autre. Toutefois, leur guide de lumière est formé non plus d'un seul mais de deux éléments optiques G1 et G2 accoles et ayant des indices de réfraction n et n2 differents. n différents. La face distale du guide de lumière des systèmes endoscopiques repré sentés sur les figures 3 et 4 est convergente. Elle est portée par l'élément G1 dont l'indice de réfraction n est choisi supérieur à l'indice n du milieu où a lieu ltobservation ou la prise de vue Par ce choix, on est assuré d'ob- tenir un faisceau lumineux divergent à la sortie du guide de lumière et donc d'observer un champ y dont les dimensions augmentent au fur et à mesure que l'objet à examiner s' éloigne de la face distale du guide de lumière. Naturellement, si la face distale du guide de lumière des systèmes endoscopiques était divergente, il conviendrait que l'indice nl soit inférieur à l'indice n pour obtenir un faisceau divergent à la sortie du guide et augmenter ainsi le champ observé. Cette solution ne serait toutefois pas acceptable dans le domaine médical ou vétérinaire qui, pour des raisons cliniques, exige que la face distale soit plane et de préférence légèrement convergente. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 3, la surface de contact des éléments G1 et G2 présente un rayon de courbure dont la convexité est tournée vers l'élément G1 alors que l'indice n est supérieur à l'indice n2. Par contre, dans le mode de réalisation représenté sur la figure 4, la convexité du rayon de courbure de la surface de contact des éléments G1 et G2 est tournée vers l'élément G2 'dont l'indice-de réfraction n est supérieur à l'indice n de l'élément G1. En fait, le choix des indices n et n d'une part et du sens de la convexité du rayon de courbure des surfaces de contact des éléments G1 et G2 d'autre part contribuent à accroître le champ observé en augmentant la diver gence du faisceau lumineux sortant du guide de lumière des systèmes endoscopiques. Au cours de la mise au point du système endoscopique représenté sur la figure 3, les différentes expériences qui ont été effectuées ont montré que pour un guide de lumière de diamètre d il était nécessaire que le rayon de courbure R de la surface de contact des éléments G1 et G2 soit tel que pour couvrir un champ pouvant avoir une dimension de l'ordre de celle de la distance maximum permise entre la face distale et l'objet à observer pour que celui-ci soit suffisamment éclairé lors de l'observation ou de la prise de vue. Les figures 5 et 6 montrent des guides de lumière plus complexes composés de quatre élements accolés G1, G2, G3, G4 permettant d'augmenter les performances des systèmes endoscopiques décrits précédemment. La face distale de ces guides, qui est portée par l'élément G1, est convergente pour des raisons cliniques. Dans le cas où le milieu d'observation ou de prise de vue aurait un indice n de l'ordre de 1,4, on notera que les éléments optiques composant le guide de lumière représenté sur la figure 5 pourraient par exemple avoir les indices suivants nl = 1,85 ; n2 = 1,52 ; n3 = 1,85 et n4 = 1,52 De meme, les éléments optiques composants le guide de lumière visible sur la figure 6 pourraient par exemple avoir les indices suivants : nl = 1,52 ; n2 = 1,85 ; n3 = 1,60 et n4 = 1,52 En examinant ces valeurs, on pourra alors remarquer que la surface de contact des éléments G1 et G2 présente ici encore un rayon de courbure dont la convexité est tournée vers l'élément dont l'indice est le plus grand. Avec les guides de lumière représentés sur les figures 5 et 6, l'image observée est grévée d'une forte distorsion. Toutefois, les calculs effectués lors de la mise au point de l'invention ont montré que cette distorsion pour vait etre réduite de façon notable en donnant une forme asphérisée à la face distale du guide de lumière. Pour être complet, on notera que les systèmes endoscopiques qui viennent d'être décrits pourraient comporter un variateur de grandissement entre leur guide de lumière et leur dispositif de mise au point. Pour un réglage déterminé de leur variateur, ces systèmes pourraient alors fonctionner comme microscope lors d'une observation distale et permettre ainsi l'observation, sous un champs très petit, de détails très fins situés sur une fraction de la face dis tale. Pour un autre réglage déterminé de leur variateur, ils pourraient également permettre une observation d'ensemble d'un objet situé à une distance particulière de la face distale. Cependant, le grandissement serait dans ce cas plus faible que précédemment. A la lumière de la description précédente, on voit donc que la présente invention fournit une solution simple permettant, à partir d'un système endoscopique distal, d'effectuer des observations non distales avec une largeur de champ maximum et ce, même quand le système endoscopique a une surface distale plane ou légèrement convergente. REVENDICATIONS 1. Système endoscopique pour l'observation ou la prise de vue, comprenant un guide de lumière formant une lentille épaisse délimitée axialement par une face proximale et une face distale, caractérisé en ce qu'il comprend, en avant de la face proximale du guide de lumière (G), un dispositif de mise au point (L) composé d'au moins deux éléments optiques (L1, L2) déplaçables l'un par rapport à l'autre sur l'axe optique (X'X) du guide de lumière. 2. Système endoscopique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le guide de lumière (G) est formé d'au moins deux éléments optiques (G1,. G4) accolés d'indices de réfraction (nl,....n4) différents, l'élément optique (G1) portant la face distale du guide de lumière ayant un indice de réfraction (nul) tel que le rapport de cet indice sur celui (n) du milieu où a lieu l'observation ou la prise de vue est différent de 1. 3. Système endoscopique selon la revendication 2, caractérise en ce que l'élément optique (G1) portant la face distale du guide de lumière a un indice de réfraction supérieur à celui du milieu où a lieu l'observation ou la prise de vue alors que sa face extrême constituant la face distale est convergente. 4. Système endoscopique selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que la surface de contact des deux éléments optiques (G1, G2) situés près de la face distale présente un rayon de courbure dont la convexité est tournée vers l'élément ayant l'indice le plus grand. 5. Système endoscopique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la face distale du guide de lumière est asphérisée. 6. Système endoscopique selon l'une quelconque des revendications précédentes,: caractérisé en ce qu'un variateur de grandissement est prévu entre le guide de lumière et le dispositif de mise au point.