Brevet FR2970351A1 — publié le 20120713

« Procédé et système de scopie sensorielle, et dispositif actif tactile mis en oeuvre dans ce système » La présente invention concerne un procédé de scopie, notamment d'endoscopie, par fibres optiques, permettant des expériences sensorielles tactiles couplées à des visualisations de cibles. Elle vise également un système de scopie ou d'endoscopie par fibres optiques permettant la mise en oeuvre de ce procédé, ainsi qu'un dispositif actif tactile mis en oeuvre dans ce système. L'endoscopie est une technique bien maîtrisée permettant de visualiser au moyen d'une sonde optique ou acoustique l'intérieur de dispositifs, de canalisations ou d'organes. Elle est largement utilisée dans le domaine médical et dans de nombreux secteurs industriels. L'utilisateur d'un procédé d'endoscopie dispose ainsi d'images statiques ou animées qui peuvent faire l'objet d'un traitement et d'une exploitation. On peut ainsi générer des représentations bi ou tridimensionnelles particulièrement réalistes d'organes ou de dispositifs. Pour autant, avec les dispositifs endoscopiques actuels, il est difficile pour leurs utilisateurs de percevoir la texture des organes ou composants internes qu'ils visualisent. Le but de la présente invention est de proposer un perfectionnement aux procédés actuels de scopie ou d'endoscopie, qui permette une expérience sensorielle en complément d'une visualisation endoscopique. Cet objectif est atteint avec un procédé de scopie comprenant une génération d'images à partir d'une émission de faisceaux optiques de balayage incidents vers un site cible à l'intérieur ou à la surface d'une structure ou d'un corps et d'une collecte de faisceaux optiques réfléchis depuis ledit site cible distal, lesdits faisceaux incidents et réfléchis étant guidés via un canal endoscopique dont une extrémité distale est disposée au voisinage du site cible et une extrémité proximale est reliée à une unité prévue pour contrôler lesdits faisceaux incidents et pour générer des images dudit site cible, caractérisé en ce qu'il comprend en outre : - un traitement desdites images pour extraire des informations sensorielles incluant des informations de texture, - un traitement de ces informations sensorielles pour générer des signaux de contrôle d'une zone active tactile, de sorte que cette zone active tactile procure à un utilisateur appliquant sur celle-ci une partie de son corps, telle que des doigts, une perception sensorielle de la texture du site cible. Le traitement des images d'endoscopie peut avantageusement comprendre une analyse surfacique prévue pour générer des informations de texture en des points déterminés d'une surface analysée. Le traitement des informations de texture peut comprendre une identification d'une texture caractéristique à partir d'une comparaison d'informations de texture avec des données de texture caractéristiques stockées dans une base de données de texture. Dans une version particulière de l'invention, le procédé comprend en outre un accès à un fichier de signaux de contrôle d'une zone active tactile, en relation avec la texture identifiée. Le fichier de signaux de contrôle peut comprendre des signaux agencés pour procurer un balayage bidimensionnel d'une zone active tactile, par application desdits signaux sur un ensemble matriciel d'électrodes d'excitation disposées au sein de ladite zone active tactile. Suivant un autre aspect de l'invention, il est proposé un système de scopie prévu pour générer des images d'un site cible à la surface d'une structure ou d'un corps, comprenant : des moyens pour émettre des faisceaux optiques de balayage incidents vers le site cible, des moyens pour collecter de faisceaux optiques réfléchis depuis ledit site cible distal, lesdits faisceaux incidents et réfléchis étant guidés via un canal endoscopique dont une extrémité distale est disposée au voisinage du site cible et une extrémité proximale est reliée à une unité prévue pour contrôler lesdits faisceaux incidents et pour générer des images dudit site cible, caractérisé en ce qu'il comprend en outre : - des moyens pour traiter lesdites images pour extraire des informations sensorielles incluant des informations de texture, - une zone active tactile, - des moyens pour traiter ces informations sensorielles de façon à générer des signaux de contrôle de cette zone active tactile, de sorte que cette zone active tactile procure à un utilisateur appliquant sur celle-ci une partie de son corps, telle que des doigts, une perception sensorielle de la texture du site cible. Les moyens de traitement d' images de scopie ou d'endoscopie peuvent comprendre des moyens pour réaliser une analyse surfacique prévue pour générer des informations de texture en des points déterminés d'une surface analysée. Suivant encore un autre aspect de l'invention, il est proposé un dispositif actif tactile comportant une zone active tactile réalisée dans un matériau actif et pourvue d'un ensemble d'électrodes d'excitation disposées au sein de ladite zone, mis en oeuvre dans un système selon l'invention, caractérisé en ce que lesdites électrodes d'excitation sont connectées à des moyens pour générer des signaux de contrôle associés à une texture caractéristique identifiées à partir d'images d'endoscopie collectées depuis un site cible. Ce dispositif actif tactile peut être intégré au sein d'un équipement informatique, de sorte que la zone active tactile affleure sensiblement la face supérieure d'un clavier. La zone active tactile est réalisée à partir d'un matériau actif micro ou nanostructuré en couche mince, par exemple à partir d'un matériau piézoélectrique. Pour la réalisation pratique d'une zone active tactile, on pourra utilement se référer aux travaux exposés dans le document EP 1956466A1 qui divulgue une interface tactile vibrante, ainsi qu'au document US 5,389,849 qui divulgue un appareil générateur de tactilité utilisant des matériaux piézoélectriques. On comprendra mieux l'invention à la lumière des figures énoncées ci-après : - la figure 1 est une vue synoptique d'un premier exemple de système d'endoscopie sensorielle selon l'invention, mis en oeuvre pour l'exploration de l'intérieur d'une montre ; - la figure 2 est une vue synoptique d'un second exemple de système d'endoscopie sensorielle selon l'invention, mis en oeuvre pour l'exploration de l'intérieur d'un corps humain ou animal ; - la figure 3 est une vue synoptique d'un troisième exemple de système de scopie sensorielle selon l'invention, mis en oeuvre pour la reproduction d'effets de toucher de peau d'une personne distante ; et - la figure 4 représente schématiquement un ordinateur intégrant un dispositif d'interface tactile selon l'invention. 25 On va maintenant décrire un premier exemple d'un système d'endoscopie S1 selon l'invention, mis en oeuvre pour une exploration de l'intérieur d'un objet technique tel qu'une montre 61 pré-équipée d'un ou plusieurs canaux de fibres optiques intégrés FI1 dont une extrémité distale est placée à proximité étroite d'un organe cible ou composant caractéristique cible Cl du mouvement mécanique M de la montre et 30 l'extrémité proximale affleure sensiblement la périphérie extérieure du boîtier de la montre. Pour une description de la structure d'une telle montre et de son fonctionnement, on pourra utilement se référer au contenu de la demande n°10 01112 déposée le 22 mars 2010 qui divulgue un procédé et système d'endoscopie horlogère, ainsi qu'une 35 montre adaptée pour permettre une endoscopie. Le système d'endoscopie sensorielle S1 comprend, en référence à la figure 1 : 20 - un canal de fibres optiques F1 dont une extrémité distale est prévue pour être connectée optiquement à l'extrémité proximale du canal de fibres optiques intégré FI1 dans la montre B1, via un connecteur optique adapté 01, - une unité opto-numérique de contrôle et de traitement U1 à laquelle est connectée une extrémité proximale du canal de fibres optiques F1, cette unité U1 étant conçue pour (i) émettre un faisceau optique de balayage incident, (ii) recevoir un faisceau optique réfléchi reçu de la cible Cl et (iii) générer des signaux numériques d'images de la cible Cl qui sont transmis à un ordinateur ou à un système de traitement numérique équivalent 1 équipé d'un écran de visualisation 2, et - un dispositif d'interface tactile D1 connecté à l'ordinateur 1 et pourvu sur sa face supérieure d'une zone tactile couverte T1 d'un matériau piézoélectrique et prévue pour recevoir le contact d'un ou plusieurs doigts 4. Ce système d'endoscopie sensorielle S1 peut être utilisé pour produire à son utilisateur des effets tactiles de perception de l'état de surface de pièces internes au mouvement d'horlogerie et qui sont des cibles sur lesquelles des fibres optiques ont été dirigées. Pour cela, l'ordinateur 1 exécute un programme d'analyse des images produites par l'unité opto-numérique U1 afin de déterminer les paramètres de texture des pièces ciblées. On peut ainsi reproduire leur effet de surface de manière tactile, par exemple un aspect de métal brossé ou poli. Dans un second exemple de réalisation illustré par la figure 2, le système d'endoscopie médicale S2 comporte : un canal endoscopique à fibres optiques F2 configuré pour être inséré dans le corps B2 d'un patient, ce canal endoscopique F2 comprenant une extrémité distale positionnée à proximité d'un site cible C2, une unité opto-numérique U2, sensiblement du même type que celle mise en oeuvre dans le premier exemple précité, à laquelle est reliée optiquement l'extrémité proximale du canal endoscopique C2, cette unité opto-numérique U2 étant conçue pour générer des signaux numériques d'images du site cible C2 et les transmettre à un ordinateur ou système de traitement d'information équivalent 1, et un dispositif d'interface tactile D2 pourvu d'une zone tactile T2, recevant de l'ordinateur 1 des signaux de commande d'un réseau d'électrodes disposées sous forme matricielle dans cette zone tactile et prévu pour recevoir le contact de la paume 5 de l'opérateur. Avec ce système d'endoscopie médicale S2 selon l'invention, l'opérateur peut exploiter maintenant, outre les informations d'imagerie résultant du balayage endoscopique d'une zone cible interne, d'informations complémentaires de nature tactile sur l'état de surface des parois explorées. Il peut ainsi mieux évaluer la nature de lésions éventuelles et estimer l'ampleur d'une pathologie au moyen de perceptions tactiles. On va maintenant décrire, en référence à la figure 3, un troisième exemple de mise en oeuvre de l'invention, sous la forme d'un système de scopie dédié à la reproduction d'un effet de toucher de la peau d'une personne distante. Ce système S3 comprend : un dispositif 30 de captation d'images d'une zone cible C3 de l'épiderme B3 d'une personne, qui peut présenter la forme d'un stylet ou d'une sonde de surface pour balayer optiquement cette zone cible, un canal de fibres optiques F3 dont l'extrémité distale est reliée au dispositif de captation 30, une unité opta-numérique U3 à laquelle est connectée l'extrémité proximale du canal F3, configurée pour produire, à partir de faisceaux optiques de balayage respectivement incident et réfléchi, des signaux numériques d'images de la zone cible C3 et pour transmettre ces signaux d'image à un ordinateur 31 utilisé par la personne pour communiquer à distance avec une autre personne interlocutrice via un ou plusieurs réseaux de communication, cette autre personne étant elle-même utilisatrice d'un ordinateur distant 32 connecté à ces réseaux de communication, et un dispositif d'interface tactile R3 relié directement à l'ordinateur distant 3 et incluant une zone tactile pourvue d'électrodes d'excitation et configurée pour produire une perception tactile de la zone cible C3 de l'épiderme de la première personne disposant de la sonde dermique 30. Ainsi, avec ce système de scopie sensorielle S3, une personne distante peut, en plaçant l'une de ses mains ou l'un de ses doigts sur la zone tactile, percevoir les sensations qu'il aurait en touchant la peau d'une personne avec laquelle il peut se trouver en communication via un logiciel de télécommunication audio et/ou vidéo. Il est à noter qu'en référence à la figure 4, on peut concevoir dans le cadre de la présente invention un ordinateur 3, notamment du type portable, dans lequel une zone tactile T3' est directement intégrée au sein du clavier K de cet ordinateur ou à côté de ce clavier K et d'une zone tactile de pointage M3. Avec ce mode de réalisation, l'utilisateur peut alors placer un ou plusieurs de ces doigts en contact avec la zone tactile T3' tout en utilisant les touches du clavier. Pour la réalisation des unités opto-numériques U1-U3 précitées, on pourra par exemple utilement se référer aux enseignements techniques des documents de brevet publiés de la société Mauna Kea Technologies qui commercialise des systèmes d'endoscopie à balayage implémentant des guides d'image à base de faisceaux de fibres optiques. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à ce qui vient d'être décrit et bien d'autres modes de réalisation que ceux qui viennent d'être décrits sont envisageables. On peut notamment prévoir l'utilisation d'un matériau actif dont la 5 couleur peut être modifiée et commandée en fonction des couleurs détectées sur le site cible. On peut aussi envisager l'utilisation d'un matériau dont la température de contact peut être modifiée et commandée en fonction des températures détectées sur le site cible. 10 REVENDICATIONS1. Procédé de scopie par fibres optiques comprenant une génération d'images à partir d'une émission de faisceaux optiques de balayage incidents vers un site cible (C1- C3) à l'intérieur ou à la surface d'une structure ou d'un corps (B1-B3) et d'une collecte de faisceaux optiques réfléchis depuis ledit site cible (C1-C3), lesdits faisceaux incidents et réfléchis étant guidés via un canal de fibres optiques (F1-F3) dont une extrémité distale est disposée au voisinage du site cible (C1-C3) et une extrémité proximale est reliée à une unité (U1-U3) prévue pour contrôler lesdits faisceaux incidents et pour générer des images dudit site cible (C1-C3), caractérisé en ce qu'il comprend en outre : - un traitement desdites images pour extraire des informations sensorielles incluant des informations de texture, - un traitement de ces informations sensorielles pour générer des signaux de contrôle d'une zone active tactile (T1-T3), de sorte que cette zone active tactile (T1-T3) procure à un utilisateur appliquant sur celle-ci une partie de son corps, telle que des doigts (D1-D3), une perception sensorielle de la texture du site cible (C1-C3). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le traitement des informations de texture comprend une identification d'une texture caractéristique à partir d'une comparaison d'informations de texture avec des données de texture caractéristiques stockées dans une base de données de texture. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un accès à des informations de signaux de contrôle d'une zone active tactile (T1-T3), en relation avec la texture identifiée, 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le fichier de signaux de contrôle comprend des signaux agencés pour procurer un balayage bidimensionnel d'une zone active tactile (T1-T3), par application desdits signaux sur un ensemble matriciel d'électrodes d'excitation disposées au sein de ladite zone active tactile. 5. Système de scopie par fibres optiques (S1-S3) prévu pour générer des images d'un site cible (C1-C3) à l'intérieur ou à la surface d'une structure ou d'un corps (61-B3), comprenant : - des moyens pour émettre des faisceaux optiques de balayage incidents vers le site cible (C1-C3),- des moyens pour collecter de faisceaux optiques réfléchis depuis ledit site cible (C1-C3), lesdits faisceaux incidents et réfléchis étant guidés via un canal de fibres optiques (F1-F3) dont une extrémité distale est disposée au voisinage du site cible (C1-C3) et une extrémité proximale est reliée à une unité (U1-U3) prévue pour contrôler lesdits faisceaux incidents et pour générer des images dudit site cible (C1-C3), caractérisé en ce qu'il comprend en outre : - des moyens pour traiter lesdites images pour extraire des informations sensorielles incluant des informations de texture, - une zone active tactile (T1-T3), - des moyens pour traiter ces informations sensorielles de façon à générer des signaux de contrôle de cette zone active tactile (T1-T3), de sorte que cette zone active tactile (T1-T3) procure à un utilisateur appliquant sur celle-ci une partie de son corps, telle que des doigts, une perception sensorielle de la texture du site cible (C1-C3). 6. Dispositif actif tactile (D1-D3) comportant une zone active tactile (T1-T3) réalisée dans un matériau actif et pourvue d'un ensemble d'électrodes d'excitation disposées au sein de ladite zone, mis en oeuvre dans un système (S1-S3) selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdites électrodes d'excitation sont connectées à des moyens pour générer des signaux de contrôle associés à une texture caractéristique identifiées à partir d'images de scopie ou d'endoscopie collectées depuis un site cible (C1-C3). 7. Dispositif actif tactile (D3) selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il est intégré au sein d'un équipement informatique, de sorte que la zone active tactile (T3) affleure sensiblement la face supérieure d'un clavier (K). 8. Dispositif actif tactile (D1-D3) selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que la zone active tactile (T1-T3) est réalisée à partir d'un matériau actif micro ou nano-structuré en couche mince. 9. Application d'un système d'endoscopie (S1, S2) selon la revendication 5, pour produire des perceptions sensorielles d'état de surface de pièces ou d'organes à l'intérieur d'une structure tridimensionnelle telle qu'une montre ou un corps. 10. Application d'un système de scopie (S3) selon la revendication 5, pour reproduire sur un dispositif actif tactile (T3) selon l'une des revendications 6 à 8, des perceptions sensorielles de toucher de la peau d'une personne distante.