Brevet FR3078807A1 — publié le 20190913

Procédés et systèmes d'imagerie acousto-optique. DOMAINE La présente description est relative aux procédés 5 et aux systèmes d'imagerie acousto-optique. Plus particulièrement, l'invention se rapporte notamment à un procédé d'imagerie acousto-optique pour imager une zone d'observation d'un milieu. Un tel procédé vise à obtenir, de manière non-invasive, une information 10 sur les propriétés optiques d'une zone d'observation située en profondeur dans un milieu, par exemple des tissus biologiques. Les propriétés optiques peuvent être par exemple une couleur, une absorption, ou encore une structure des tissus biologiques de la zone d'observation. 15 La zone d'observation est par exemple située à quelques millimètres ou centimètres en profondeur dans un objet, par exemple à l'intérieur d'un corps, d'un organe ou d'un objet. ART ANTERIEUR 20 On cannait de tels procédés, dans lesquels on génère, dans la zone d'observation du milieu, une onde acoustique ultrasonore focalisée sur une tache focale dans la zone d'observation et on émet simultanément une onde lumineuse dans cette même zone. On obtient alors une 25 information en détectant un signal lié au couplage entre l'onde lumineuse et la vibration acoustique dans le milieu. En effet, lorsqu'une onde ultrasonore, de fréquence acoustique fa traverse un milieu diffusant (par exemple un tissu biologique ou autre), elle provoque un déplacement 30 périodique des diffuseurs et une modulation périodique de l'indice de réfraction du milieu. Si une onde lumineuse incidente, notamment une onde laser, de fréquence incidente fi est diffusée par le milieu, le mouvement des diffuseurs - 1 - et la modulation de l'indice de réfraction du milieu génèrent une onde lumineuse marquée comprenant d'une part une composante porteuse à la fréquence incidente fi , et d'autre part une composante acousto-optique diffusée sur l'une ou l'autre des bandes latérales acoustiques, de fréquences fao=fa+n*fi. De tels procédés sont notamment décrits dans « Ultrasound-mediated optical tomography: a review of current methods » de Daniel S. Elson, Rui Li, Christopher Dunsby, Robert Eckersley et Meng-Xing Tang, publié dans Interface Focus (2011) vol. 1, pages 632-648. Ces procédés connus étaient lents du fait qu'il était nécessaire de balayer la zone d'observation avec une succession d'ondes ultrasonores focalisées. La réalisation d'une image impliquait d'émettre environ 200 000 ondes ultrasonores focalisées. Un progrès considérable a déjà été apporté à ces procédés connus par l'invention décrite dans le document W02016193554, qui prévoit d'envoyer dans la zone d'observation non pas des ondes ultrasonores focalisées, mais une succession d'ondes ultrasonores non-focalisées ayant des directions de propagation différentes. Cette méthode permet de fortement limiter le nombre tirs d'ondes ultrasonores nécessaires pour réaliser une image, par rapport à la méthode classique susmentionnée. En pratique, on peut ainsi aller jusqu'à diviser par 50 le nombre de tirs d'ondes ultrasonores pour réaliser une image. RESUME Il est apparu nécessaire de perfectionner encore 30 les procédés et dispositifs connus d'imagerie acoustooptique, notamment pour améliorer leur résolution latérale (c'est-à-dire dans une direction parallèle au réseau de transducteurs ultrasonores) sans complexifier le dispositif - 2 - ni perdre sensiblement en rapidité. A cet effet, il est proposé un procédé d'imagerie acousto-optique pour imager une zone d'observation d'un milieu, le procédé comprenant 5 (a) une étape de mesure au cours de laquelle on acquière par voie optique une pluralité de signaux de mesure Sm .(t) associés à des ondes acoustiques non- focalisées se propageant respectivement selon des directions de propagation m différentes, lesdites ondes 10 acoustiques non focalisées étant émises dans la zone d'observation respectivement par un réseau de transducteurs ultrasonores régulièrement distribués spatialement, lesdites ondes acoustiques non focalisées étant émises, dans chaque direction de propagation m, successivement J 15 fois en activant les transducteurs ultrasonores avec respectivement des modulations spatiales périodiques j d'amplitude ayant chacune une période spatiale de P transducteurs selon au moins une direction de périodicité spatiale, et les modulations spatiales périodiques j 20 d'amplitude étant décalées spatialement d'une modulation spatiale périodique j d'amplitude à l'autre, l'étape de mesure comportant une pluralité d'opérations de mesure successives comprenant chacune les sous-étapes suivantes : (al) une sous-étape d'émission acoustique dans 25 laquelle on fait émettre, avec une modulation spatiale périodique j d'amplitude, une onde acoustique non-focalisée se propageant selon une direction de propagation m, (a2) une sous-étape d'émission lumineuse dans laquelle on émet dans la zone d'observation, en même temps que l'onde acoustique non-focalisée, une onde lumineuse incidente pour générer une onde lumineuse marquée, décalée en fréquence respectivement par l'onde acoustique non-focalisée, 3 (a3) une sous-étape d'acquisition dans laquelle on capte l'onde lumineuse marquée et on acquiert ainsi le signal de mesure Sm (t)correspondant à la modulation spatiale périodique j d'amplitude et à l'onde acoustique 5 non-focalisée se propageant dans la direction m, (b) une étape de démodulation spatiale, au cours de laquelle on combine les différents signaux de mesure Sm .(t) correspondant aux J modulations spatiales périodiques d'amplitude pour une même direction de propagation m, pour 10 obtenir un signal démodulé Sm(t) propre à la direction de propagation m, (c) une étape de traitement au cours de laquelle on détermine une image d'au moins une partie de la zone d'observation à partir des signaux démodulés Sm(t). 15 Grâce à ces dispositions, la modulation spatiale des ultrasons permet d'obtenir, par le signal acoustooptique, de l'information sur des fréquences spatiales plus élevées et donc d'améliorer la résolution latérale de l'image obtenue. 20 Le procédé d'imagerie acousto-optique peut en outre inclure l'une et / ou l'autre des caractéristiques suivantes : - le réseau de transducteurs est linéaire et s'étend selon ladite direction de périodicité spatiale ; 25 - lesdites modulations spatiales périodiques d'amplitude sont des fonctions binaires, de sorte que seuls certains transducteurs ultrasonores sont activés pour une modulation spatiale périodique j d'amplitude ; - J est égal à 4, P est un multiple de 4 et les 30 modulations spatiales périodiques d'amplitude sont décalées spatialement deux à deux de P/4; - au cours de l'étape de démodulation spatiale, on calcule le signal démodulé Sm(t) par transformée de Fourier - 4 - inverse d'un signal jrn(y), avec om13(v) + (17), où : omo(v) = 1/4Pm0(v) + \/) gm3 (V)] (14) 5 S1mo (v) = 1/4 Prno (v) dmi (v) (v))1 (15) = 1/4Pm0(v) 1,71.2(v) dmi(v) 11/3(v))1 (16) les termes j (y) sont les transformées de Fourier temporelles des signaux de mesure Sm (t), j étant un entier compris entre 0 et 3, 10 y étant la fréquence temporelle ; - l'onde acoustique non-focalisée est choisie parmi une onde acoustique plane et une onde acoustique divergente - les directions de propagation m des ondes 15 acoustiques non-focalisées couvrent un secteur angulaire d'angle compris entre 30 et 50 degrés ; - les directions de propagation m des ondes acoustiques non-focalisées sont séparées par un pas angulaire compris entre 0.5 degré et 2 degrés ; 20 chaque opération de mesure est réitérée L fois pour acquérir L signaux de mesure bruts Smil(t) associés à chaque direction de propagation m d'une onde acoustique non-focalisée et à chaque modulation spatiale périodique j d'amplitude, et lesdits L signaux de mesure Smil(t) sont 25 moyennés ensemble pour déterminer le signal de mesure Sm (t)utilisé pour l'étape de démodulation spatiale ; chaque signal de mesure Sm (t)est échantillonné à une fréquence supérieure à 2 mégahertz, de préférence supérieure à dix mégahertz ; 30 l'étape de traitement comprend la mise en oeuvre d'une transformation de Radon inverse ; - l'étape de traitement comprend la mise en oeuvre d'un algorithme de formation de voies ; - 5 - - l'étape de traitement comprend la mise en oeuvre d'un algorithme de rétroprojection ou de rétroprojection filtrée ; - l'étape de traitement comprend les opérations de 5 - déterminer une pluralité de tranches de profil associée à au moins un signal de mesure, chaque tranche de profil étant fonction d'une transformation de Fourier unidimensionnelle d'un signal de mesure associé, 10 - déterminer un spectre bidimensionnel à partir de la pluralité de tranches de profil, et - déterminer au moins une valeur représentative d'une intensité lumineuse dans la zone d'observation, ladite valeur représentative étant fonction d'une 15 transformation de Fourier bidimensionnelle inverse du spectre bidimensionnel ; on détermine le spectre bidimensionnel par recalage dans un espace de Fourier de la pluralité de tranches de profil, de préférence par recalage de chaque 20 tranche de profil en fonction d'une direction de propagation d'une onde acoustique non-focalisée associée au signal de mesure associé à la tranche de profil. Il est également proposé un système d'imagerie acousto-optique pour imager une zone d'observation d'un 25 milieu, le système d'imagerie acousto-optique comprenant : un réseau de transducteurs ultrasonores régulièrement distribués spatialement, un dispositif d'émission lumineuse, un détecteur de lumière, 30 un dispositif de commande configuré pour acquérir, par le détecteur de lumière, une pluralité de signaux de mesure S (t) associés à des ondes acoustiques non-focalisées se propageant respectivement 6 selon des directions de propagation m différentes, le dispositif de commande étant configuré pour : faire émettre lesdites ondes acoustiques non focalisées dans la zone d'observation successivement J fois 5 en activant les transducteurs ultrasonores avec respectivement des modulations spatiales périodiques j d'amplitude ayant chacune une période spatiale de P transducteurs selon au moins une direction de périodicité spatiale, et les modulations spatiales périodiques j 10 d'amplitude étant décalées spatialement l'une par rapport à l'autre, - faire émettre par le dispositif d'émission lumineuse dans la zone d'observation, en même temps que l'onde acoustique non-focalisée, au moins une onde 15 lumineuse incidente pour générer une onde lumineuse marquée comportant au moins une composante acousto-optique décalée en fréquence par ladite au moins une onde acoustique non-focalisée, acquérir par le réseau de transducteurs, le 20 signal de mesure Sm (t) correspondant à la modulation spatiale périodique j d'amplitude et à l'onde acoustique non-focalisée se propageant dans la direction m, - procéder à une démodulation spatiale en combinant les J signaux de mesure Sm (t)correspondant aux 25 différentes modulations spatiales périodiques d'amplitude pour une même direction de propagation m, pour obtenir un signal démodulé Sm(t) propre à la direction de propagation m, - déterminer une image d'au moins une partie de la 30 zone d'observation à partir des signaux démodulés Si(t). Le système d'imagerie acousto-optique peut en outre inclure l'une et / ou l'autre des caractéristiques suivantes : - 7 - - le réseau de transducteurs est linéaire et s'étend selon ladite direction de périodicité spatiale ; - lesdites modulations spatiales périodiques d'amplitude sont des fonctions binaires, de sorte que seuls 5 certains transducteurs ultrasonores sont activés pour une modulation spatiale périodique j d'amplitude ; J est égal à 4, P est un multiple de 4 et le dispositif de commande est adapté pour décaler spatialement deux à deux de P/4, les modulations spatiales périodiques 10 d'amplitude ; - le dispositif de commande est adapté pour calculer le signal démodulé Sm(t) par transformée de Fourier inverse d'un signal 8m(y), avec : = omo(v) (17) , 15 où : = 1/4Pmo(v) ,7,3(v)1 = 1/emo(v) dmiM ,7/3(v))1 = 1/emo(v) dmi(v) ,7/3(v))1 les termes S (v) sont les transformées de Fourier 20 temporelles des signaux de mesure Smi(t), j étant un entier compris entre 0 et 3, y étant la fréquence temporelle ; le dispositif de commande est adapté pour acquérir L signaux de mesure bruts Sil(t) associés à chaque 25 direction de propagation m d'une onde acoustique non-focalisée et à chaque modulation spatiale périodique j d'amplitude, et dans lequel lesdits L signaux de mesure Smil(t) sont moyennes ensemble pour déterminer le signal de mesure Sm .(t) utilisé pour la démodulation spatiale. 30 BREVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description suivante d'une de ses formes de réalisation, donnée à titre 8 d'exemple non limitatif, en regard des dessins joints. Sur les dessins : - la figure 1 est une représentation schématique d'un exemple système d'imagerie acousto-optique tel que 5 décrit précédemment, - la figure 2 est un organigramme schématique d'un procédé d'imagerie acousto-optique mettant en oeuvre ce système, - la figure 3 montre un exemple de motif formé par 10 les transducteurs ultrasonores activés dans la mise en oeuvre du procédé de la figure 2, pour obtenir une modulation spatiale, - la figure 4 illustre la modulation spatiale introduite par l'activation des transducteurs selon une 15 série de motifs périodiques, et la démodulation ultérieure, - les figures 5A et 5B illustrent des détails d'un mode de réalisation de l'étape de traitement du procédé de la figure 2, - les figures 6a-6c montrent des images d'un même 20 milieu obtenues par imagerie acousto-optique, respectivement avec des ondes acoustiques focalisées, avec des ondes planes sans modulation spatiale et avec des ondes planes modulées spatialement tel que décrit précédemment. DESCRIPTION PLUS DETAILLEE 25 Sur les différentes figures, les mêmes références désignent des éléments identiques ou similaires. La figure 1 représente schématiquement un système d'imagerie acousto-optique 1 selon un mode de réalisation de l'invention. 30 On dispose ainsi d'un milieu 2, par exemple un objet ou un tissu biologique, à imager et comportant donc une zone d'observation 3. La zone d'observation 3 peut être en surface du milieu 2 mais peut éventuellement être 9 localisée en profondeur dans le milieu 2, par exemple à quelques centimètres de profondeur. Le milieu 2 est un milieu diffusant. Par « milieu diffusant », on entend notamment qu'au-delà d'une épaisseur 5 caractéristique 1* (libre parcours moyen de transport), qui est par exemple de l'ordre du millimètre dans les milieux biologiques, l'information que contient une onde lumineuse traversant le milieu est totalement brouillée et impossible à interpréter sans traitement. Ceci rend donc impossible 10 une imagerie optique classique en profondeur. Ce phénomène est également appelé diffusion multiple de la lumière. Un réseau 4 de transducteurs ultrasonores est en contact acoustique avec le milieu 2, soit directement en contact, soit par exemple couplé acoustiquement au milieu 2 15 par l'intermédiaire d'un élément de couplage comme une cuve remplie d'eau ou un coussin rempli d'eau. Le réseau 4 de transducteurs ultrasonores est par exemple un réseau linéaire comportant par exemple quelques dizaines de transducteurs 5 (par exemple de 100 à 300). Les 20 transducteurs 5 sont par exemple juxtaposés selon un axe X. Dans des variantes de réalisation, les transducteurs 5 pourront également être disposés en suivant une courbe, ou encore arrangés pour former une matrice bidimensionnelle. Dans un exemple particulier, le réseau 4 de transducteurs 25 ultrasonores est un réseau linéaire de 192 transducteurs. Le réseau 4 de transducteurs ultrasonores est commandé par des moyens de commande qui comportent par exemple une baie électronique 6 et un micro-ordinateur 7 contrôlant la baie électronique 6. 30 Le réseau 4 de transducteurs ultrasonores est ainsi apte à générer, dans la zone d'observation 3, une onde acoustique non-focalisée se propageant selon une direction de propagation prédéfinie. La direction de propagation peut - 10 - être contrôlée de sorte à générer dans la zone d'observation 3 des ondes acoustiques non-focalisées se propageant selon des directions de propagation variées. A titre non limitatif, le réseau 4 de transducteurs 5 ultrasonores est par exemple apte à générer dans la zone d'observation 3 une onde ultrasonore ayant une fréquence centrale de l'ordre de quelques mégahertz, par exemple 6 MHz. Le réseau 4 de transducteurs ultrasonores est par exemple apte à générer dans la zone d'observation 3 une 10 pluralité d'ondes ultrasonores ayant des directions de propagation choisies dans un secteur angulaire d'angle supérieur à 30 degrés, par exemple de 40 degrés. Dans un mode de réalisation de l'invention, les ondes acoustiques non-focalisées sont des ondes acoustiques 15 planes. Dans un autre mode de réalisation, les ondes acoustiques non-focalisées sont des ondes acoustiques divergentes, par exemple sphériques. Le système 1 comporte également un dispositif d'émission lumineuse 8. Le dispositif d'émission 20 lumineuse 8 est apte à émettre dans la zone d'observation 3 au moins une onde lumineuse incidente. En particulier, le dispositif d'émission lumineuse 8 est apte à l'émettre ladite onde lumineuse de manière simultanée avec l'émission d'une onde ultrasonore par le réseau 4 de transducteurs 25 ultrasonores. Le dispositif d'émission lumineuse 8 est par exemple un laser ou de manière générale un dispositif d'émission permettant de contrôler le spectre de l'onde lumineuse incidente émise. Par « onde lumineuse », on entend de manière large 30 un rayonnement électromagnétique apte à se propager dans le milieu 2. On peut en particulier entendre un rayonnement électromagnétique appartenant au spectre infrarouge, visible ou ultraviolet. Dans un exemple fourni à titre purement indicatif et non limitatif, le dispositif d'émission lumineuse 8 est un laser à semi-conducteur monofréquence amplifié de puissance 2 Watts et longueur d'onde 780 nanomètres (ce qui 5 correspond donc à une fréquence incidente fi). La polarisation de l'onde lumineuse incidente peut également être contrôlée. Dans certains modes de réalisation, l'onde lumineuse peut être modulée temporellement et spatialement ou filtrée avant de pénétrer dans le milieu 2. 10 Le système 1 comporte encore un détecteur 9 apte à acquérir des signaux de mesure représentatifs des ondes lumineuses marquées. Le détecteur 9 est ainsi un photodétecteur sensible à une ou plusieurs longueurs d'onde électromagnétique correspondant à des longueurs d'onde de 15 l'onde lumineuse marquée. Ainsi par exemple, le détecteur 9 est sensible à une composante acousto-optique générée par une interaction entre une onde lumineuse incidente et une onde acoustique non-focalisée se propageant dans la zone d'observation. Le détecteur 9 peut également être sensible 20 à une composante porteuse, c'est-à-dire une composante de l'onde lumineuse marquée à la fréquence incidente fi. Le détecteur 9 est par exemple une photodiode. Le système 1 peut comporter des éléments de prétraitement ou de post traitement du signal 10, 25 éventuellement intégrés dans le détecteur 9. Les éléments de post traitement du signal 10 peuvent par exemple comprendre un filtre passe-haut 10a, un amplificateur large bande 10b (par exemple Thorlabs, DHPVA) et un convertisseur analogique numérique 10c. 30 Ainsi en particulier, le signal de mesure peut être échantillonné par le convertisseur analogique numérique 10c à une fréquence supérieure à quelques mégahertz, de préférence supérieur à dix mégahertz, par exemple une - 12 - fréquence d'échantillonnage de 40 MHz. De cette manière, chaque signal de mesure peut notamment comporter une série temporelle de valeurs d'intensité lumineuse d'une composante acousto-optique 5 d'une onde lumineuse marquée décalée en fréquence par une onde acoustique non-focalisée. Le réseau de transducteurs 4, le dispositif d'émission lumineuse 8 et le détecteur 9 peuvent ainsi former un dispositif d'acquisition 11 d'un système 1 selon 10 l'invention. Un tel dispositif d'acquisition 11 est notamment apte à acquérir une pluralité de signaux de mesure associée à une pluralité d'ondes acoustiques non-focalisées comme cela va être détaillé ci-après. Un procédé d'imagerie acousto-optique d'une zone 15 d'observation d'un milieu est notamment illustré plus en détail sur la figure 2 et peut par exemple être mis en oeuvre, au moyen du système 1, de la manière suivante. (a)Etape de mesure Au cours d'une étape de mesure 100 (MES), on peut 20 acquérir une pluralité de signaux de mesure associée à une pluralité d'ondes acoustiques (ultrasonores) non- focalisées. L'étape d'acquisition 100 comporte une pluralité d'opérations de mesure 150. 25 Au cours de chaque opération de mesure 150, on procède aux sous étapes suivantes : (al) Emission acoustique On génère, dans la zone d'observation 3, au moyen du réseau de transducteurs 4, des ondes acoustiques non- 30 focalisées se propageant selon une direction de propagation faisant un angle e avec l'axe Y perpendiculaire à la direction X dans le plan de l'image (qui est également l'angle entre l'axe X et les droites équiphases dans le cas - 13 - des ondes planes). Les ondes acoustiques sont émises selon plusieurs directions de propagations, désignées chacune par un indice m, faisant chacune un angle em avec l'axe Y. Les directions de propagation m peuvent couvrir un secteur 5 angulaire compris entre 30 et 50 degrés, par exemple 40 degrés. Les directions de propagation m des ondes acoustiques non-focalisées peuvent être séparées par un pas angulaire compris entre 0.5 degré et 2 degrés, par exemple 1 degré. Dans le cas d'une étendue angulaire de 40 degrés 10 et d'un pas de 1 degré, le nombre M de directions de propagations est donc de M = 41. De plus, pour une même direction de propagation m, on émet l'onde acoustique J fois en appliquant à chaque fois une modulation spatiale j d'amplitude aux 15 transducteurs 5 du réseau 4. Les modulations spatiales j d'amplitude sont périodiques, avec une période spatiale de P transducteurs Tk dans la direction X (les transducteurs Tk étant répartis régulièrement, cette période spatiale exprimée en nombre de transducteurs est équivalente à une 20 certaine distance xp). Les modulations spatiales d'amplitude j sont décalées spatialement selon la direction X l'une par rapport à l'autre. La modulation spatiale d'amplitude susmentionnée correspond à une fonction spatiale A(k), périodique dans + 25 direction X, telle que le signal emjk(t) émis par chaque transducteur Tk ait une amplitude égale à A(k).A0, où Ao est un nombre prédéfini. Selon une forme de réalisation illustrée à la figure 3, la modulation spatiale d'amplitude A(k) est une 30 fonction binaire valant soit 0 soit 1 suivant les transducteurs Tk, de sorte que seuls certains transducteurs ultrasonores sont activés pour une modulation spatiale périodique j donnée. - 14 - Comme illustré sur la figure 3, les transducteurs 5 ainsi activés chaque émission sont disposés selon un motif périodique, ayant ladite période spatiale de P transducteurs Tk dans la direction X. 5 Le motif formé par les transducteurs Tk activés pour chaque modulation spatiale périodique j d'amplitude, peut être divers. Dans l'exemple de la figure 3, on active simplement un transducteur Tk sur 4 (pour un réseau de 192 transducteurs, on active donc 48 transducteurs pour chaque 10 modulation spatiale périodique j d'amplitude), soit : - pour j=0 : on active les transducteurs T1, T5, etc (colorés en noir sur la figure 3). - pour j=1 : on active les transducteurs T2, T6, etc. 15 - pour j=2 : on active les transducteurs T3, T7, etc. - pour j=3 : on active les transducteurs T4, T8, etc. Comme illustré sur la figure 4, les modulations 20 spatiales périodiques j d'amplitude induisent une variation périodique selon X de la pression Pmj(t) générées par les ondes ultrasonores, et cette courbe de pression est décalée latéralement de P/4 selon X d'une modulation spatiale périodique j d'amplitude à l'autre. 25 (a2) Emission lumineuse Pendant l'émission acoustique, on émet, dans la zone d'observation 3, au moyen du moyen dispositif d'émission lumineuse 8, une onde lumineuse incidente pour générer une onde lumineuse marquée comportant au moins une 30 composante acousto-optique décalée en fréquence par l'onde acoustique non-focalisée. (a3) Acquisition Pour chaque direction de propagation m et - 15 - modulation spatiale périodique j d'amplitude, on acquière au moyen du détecteur 9, un signal de mesure Sm .(t) (t désignant le temps) représentatif de l'onde lumineuse marquée. 5 Au total, on acquière n = M*J signaux Sm (t) dans l'étape de mesure 100. Pour M = 41 et J = 4, on acquière donc n = 164 signaux Smj(t). Dans un mode de réalisation de l'invention, chaque opération de mesure 150 est répétée L fois pour acquérir L 10 signaux de mesure Smil(t) qui sont ensuite moyennés ensemble pour chaque valeur de m et j pour obtenir des signaux Smj(t) utilisés dans la suite du traitement. L peut par exemple être supérieur à dix, par exemple une centaine de fois ou un millier de fois. Pour M = 41, J = 4 et L = 1000, 15 on procède donc à 164 000 tirs d'ondes acoustiques pour obtenir une image du milieu 2. (b) Démodulation spatiale Comme représenté sur les figures 2 et 4, les signaux Sm j(t) sont ensuite démodulés spatialement dans une 20 étape de démodulation 180 (DEMOD). Plus précisément, les signaux Smj(t) correspondant aux différentes modulations spatiales périodiques j d'amplitude pour une même direction de propagation m, sont combinés pour obtenir un signal Sm(t). 25 Dans l'exemple susmentionné où J=4 et le décalage spatial entre motifs est de P/4, Sm(t) peut être obtenu par démodulation 4 phases comme expliqué ci-après. Chaque onde ultrasonore m se propage dans le milieu 2. Dans le cas des ondes planes, les équiphases de cette 30 onde m sont des droites D, inclinées d'un angle Om par rapport à la direction X (voir Figure 5A) qui correspondent au lieu des points atteints par l'onde au bout d'un temps t, correspondant à une distance Vus.t, où Vus est la vitesse - 16 - de l'onde ultrasonore. On joue sur le retard d'excitation des transducteurs Tk (selon X) pour créer l'inclinaison de l'onde incidente. Pour ce faire, chaque transducteur Tk d'abscisse x a par exemple un retard xsint9m/Vuspar rapport à 5 un élément de référence. Le lieu des points atteints par l'onde plane au bout d'un temps t est donc donné par l'équation : xsinOm + ycosOm = Vus.t (1) A titre d'exemple, la pression générée par les 10 ondes ultrasonores émises peut être modulée selon X, de façon proportionnelle à : 1/2[1 + cos(2ffnx + cp0], où : -n = 1/xp est la fréquence spatiale de la modulation spatiale d'amplitude ; 15 -(pj est la phase spatiale de la modulation spatiale d'amplitude j (dans le cas où J = 4, (pjest égal à j.n/2, j étant un entier compris entre 0 et 3). Par projection, la fréquence spatiale effective le 20 long de la direction de l'onde m sera donnée par : 77m = n/cusOm (2) On aura donc le long des équiphases (droites D) une modulation effective de la pression générée par l'onde de la forme : 25 [1 + cos(27%,(xcos On, - ysinOrn) + (p1] (3) On peut donc écrire la pression spatio-temporelle de la manière suivante : 1( V xsinOn, + ycosOn.,) Pus (r, = 7 f t . [1 + cos (2711,,(xcosOn, - ysinOn.,) + (pi)]. cos (27vus. t) Vus (4) où : 30 vus est la fréquence temporelle des ultrasons, f(t) représente la forme temporelle de l'excitation ultrasonore appliquée à chaque transducteur 5. - 17 - Le signal capté S ( ) des photons marqués s'écrit donc : 1 xsine,n + ycosem) Sm cc , (t) Ti if IN (x, y) f 2 (t ). COS(2Tnim(XCOSem - ysine,n) + cp,)12 c/xciy Vus ( 5 ) où : 5 IN(x,y) est le signal de l'image à reconstituer (intensité locale du signal optique dans le plan XY). La transformée de Fourier temporelle de ce signal donne alors (coupe centrale) : ',,(v) 1,11' IN(x, y) f 2 (t yCOSem , ) . + COS(2TElim(XCOSem - ySillem) cp,)1- e dxdy (6) 10 Où : v désigne la fréquence temporelle, - F(v) désigne la transformée de fourrier temporelle. En développant la structure spatiale, on obtient (v) oc F (±11: ff IN (x, y) q + 2 cos(2Tuim(xc0sOm - ysin0m) + (p j) + e-i2Tnixsinem + ycosem 1 15 -2 COS (2TC. 2//m(XCOSem - ySillem) 2(pi) vus dxdy ( 7) Cette intégrale est la somme de 5 termes : fli.j(v) = 13mj(v) 2,nj(v) _2,nj(v) (8) avec : 3F (v) e -i2Tnixsine,n+ ycose,n Soin j (V) = 8 Vus dxdy (9) 20 = etPi ) ff IN (x , y) e-i2Tx(Uv usem +nmcosem) -i2Ty(U v Sen nmsinem) dxdy (10) = e_iqj F () ff IN (x, y) e -t2Trx(usine,nvus nmcose,n)e-i2Try(vusn +nmsine,n)dxdy 4 (11) F (v) rj IN (x y) e-i2Tx( 2/nj(v) = e2uPi 25 (12) viunse -21ni(v) = m +211mCOS6 n) i2Try (U vuse 2nmsinem) dxdy 16 e_2i REVENDICATIONS1. Procédé d'imagerie acousto-optique pour imager une zone d'observation (3) d'un milieu (2), le procédé 5 comprenant : (a) une étape de mesure (100) au cours de laquelle on acquière par voie optique une pluralité de signaux de mesure Sm (t) associés à des ondes acoustiques non- focalisées se propageant respectivement selon des 10 directions de propagation m différentes, lesdites ondes acoustiques non focalisées étant émises dans la zone d'observation (3) respectivement par un réseau (4) de transducteurs ultrasonores (Tk) régulièrement distribués spatialement, lesdites ondes acoustiques non focalisées 15 étant émises, dans chaque direction de propagation m, successivement J fois en activant les transducteurs ultrasonores avec respectivement des modulations spatiales périodiques j d'amplitude ayant chacune une période spatiale de P transducteurs selon au moins une direction 20 (X) de périodicité spatiale, et les modulations spatiales périodiques j d'amplitude étant décalées spatialement d'une modulation spatiale périodique j d'amplitude à l'autre, l'étape de mesure comportant une pluralité d'opérations de mesure (150) successives comprenant chacune les sous-étapes 25 suivantes : (al) une sous-étape d'émission acoustique dans laquelle on fait émettre par un des motifs j de transducteurs ultrasonores (Tk) activés, une onde acoustique non-focalisée se propageant selon une direction 30 de propagation m, (a2) une sous-étape d'émission lumineuse dans laquelle on émet dans la zone d'observation (3), en même temps que l'onde acoustique non-focalisée, une onde - 22 - lumineuse incidente pour générer une onde lumineuse marquée, décalée en fréquence respectivement par l'onde acoustique non-focalisée, (a3) une sous-étape d'acquisition dans laquelle on capte l'onde lumineuse marquée et on acquiert ainsi le signal de mesure Sm (t)correspondant à la modulation spatiale périodique j d'amplitude et à l'onde acoustique non-focalisée se propageant dans la direction m, (b)une étape de démodulation spatiale, au cours de laquelle on combine les différents signaux de mesure Sm .(t) correspondant aux J modulations spatiales périodiques d'amplitude pour une même direction de propagation m, pour obtenir un signal démodulé Sm(t) propre à la direction de propagation m, (c)une étape de traitement (200) au cours de laquelle on détermine une image d'au moins une partie de la zone d'observation (3) à partir des signaux démodulés Sm(t). 2. Procédé d'imagerie acousto-optique selon la 20 revendication 1, dans lequel le réseau (4) de transducteurs est linéaire et s'étend selon ladite direction de périodicité spatiale (X). 3. Procédé d'imagerie acousto-optique selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans lequel lesdites 25 modulations spatiales périodiques d'amplitude sont des fonctions binaires, de sorte que seuls certains transducteurs ultrasonores (TIJ sont activés pour une modulation spatiale périodique j d'amplitude. 4. Procédé d'imagerie acousto-optique selon l'une 30 quelconque des revendications précédentes, dans lequel J est égal à 4, P est un multiple de 4 et modulations spatiales périodiques d'amplitude sont décalées spatialement deux à deux de P/4. - 23 - 5. Procédé d'imagerie acousto-optique selon la revendication 4, dans lequel, au cours de l'étape de démodulation spatiale, on calcule le signal démodulé Sm(t) par transformée de Fourier inverse d'un signal jm(y), 5 avec : = omo(v) (17) , où : = 1/4Pm0(v) ,7,3(v)1 (14) = 1/emo(v) dmiM ,7/3(v))1 (15) 10 (v) = 1/emo (v) ,712(v) dmi(v) ,7/3(v))1 (16) les termes S (y) sont les transformées de Fourier temporelles des signaux de mesure S (t), j étant un entier compris entre 0 et 3, y étant la fréquence temporelle. 15 6. Procédé d'imagerie acousto-optique selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'onde acoustique non-focalisée est choisie parmi une onde acoustique plane et une onde acoustique divergente. 7. Procédé d'imagerie acousto-optique selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les directions de propagation m des ondes acoustiques non-focalisées couvrent un secteur angulaire d'angle compris entre 30 et 50 degrés. 8. Procédé d'imagerie acousto-optique selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les directions de propagation m des ondes acoustiques non-focalisées sont séparées par un pas angulaire compris entre 0.5 degré et 2 degrés. 9. Procédé d'imagerie acousto-optique selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chaque opération de mesure (150) est réitérée L fois pour acquérir L signaux de mesure bruts Sil(t) associés à chaque direction de propagation m d'une onde acoustique non- - 24 - focalisée et à chaque modulation spatiale périodique j d'amplitude, et dans lequel lesdits L signaux de mesure bruts Smil(t) sont moyennés ensemble pour déterminer le signal de mesure Sm (t)utilisé pour l'étape de 5 démodulation spatiale (180). 10.Système (1) d'imagerie acousto-optique pour imager une zone d'observation (3) d'un milieu (2), le système d'imagerie acousto-optique comprenant : un réseau (4) de transducteurs ultrasonores (TIJ 10 régulièrement distribués spatialement, un dispositif d'émission lumineuse (8), un détecteur de lumière (9), un dispositif de commande configuré pour acquérir, par le détecteur de lumière (9), une 15 pluralité de signaux de mesure Sm .(t) associés à des ondes acoustiques non-focalisées se propageant respectivement selon des directions de propagation m différentes, le dispositif de commande étant configuré pour : faire émettre lesdites ondes acoustiques non 20 focalisées dans la zone d'observation (3) successivement J fois en activant les transducteurs ultrasonores (Tii avec respectivement des modulations spatiales périodiques j d'amplitude ayant chacune une période spatiale de P transducteurs selon au moins une direction de périodicité 25 spatiale (X), et les modulations spatiales périodiques j d'amplitude étant décalées spatialement l'une par rapport à l'autre, - faire émettre par le dispositif d'émission lumineuse (8) dans la zone d'observation (3), en même temps 30 que l'onde acoustique non-focalisée, au moins une onde lumineuse incidente pour générer une onde lumineuse marquée comportant au moins une composante acousto-optique décalée en fréquence par ladite au moins une onde acoustique non- - 25 - focalisée, - acquérir par le réseau (4) de transducteurs, le signal de mesure Sm (t)correspondant à la modulation spatiale périodique j d'amplitude et à l'onde acoustique 5 non-focalisée se propageant dans la direction m, - procéder à une démodulation spatiale en combinant les J signaux de mesure Sm (t)correspondant aux différentes modulations spatiales périodiques d'amplitude pour une même direction de propagation m, pour obtenir un 10 signal démodulé Sm(t) propre à la direction de propagation m, - déterminer une image d'au moins une partie de la zone d'observation (3) à partir des signaux démodulés Sm(t). 15 11.Système d'imagerie acousto-optique selon la revendication 10, dans lequel le réseau (4) de transducteurs est linéaire et s'étend selon ladite direction de périodicité spatiale (X). 12.Système d'imagerie acousto-optique selon la 20 revendication 10 ou la revendication 11, dans lequel lesdites modulations spatiales périodiques d'amplitude sont des fonctions binaires, de sorte que seuls certains transducteurs ultrasonores (Ili sont activés pour une modulation spatiale périodique j d'amplitude. 25 13. Système d'imagerie acousto-optique selon l'une quelconque des revendications 10 à 12, dans lequel J est égal à 4, P est un multiple de 4 et le dispositif de commande est adapté pour décaler spatialement deux à deux de P/4, les modulations spatiales périodiques d'amplitude. 30 14. Système d'imagerie acousto-optique selon la revendication 13, dans lequel le dispositif de commande est adapté pour calculer le signal démodulé Sm(t) par transformée de Fourier inverse d'un signal Sm(y), avec : - 26 - Sm(v) = 01no(v) -Filno(v) (17), où : 0,no(v) = 1/4Pm0(v) gm2 (V) + Sm3 (V)] (14) gimo (V) = 1/4 [Smo (V) 17/2 (V) + dmi (V)Sm3(V))1 (15) 5 imo (v) = 1/4 Pm° (v) - Sm2 (v) - dmi (v) - Sm3 (v))1 (16) les termes S (y) sont les transformées de Fourier temporelles des signaux de mesure Sm j(t), j étant un entier compris entre 0 et 3, y étant la fréquence temporelle. 10 15.Système d'imagerie acousto-optique selon l'une quelconque des revendications 10 à 14, dans lequel le dispositif de commande est adapté pour acquérir L signaux de mesure bruts Smj (t) associés à chaque direction de propagation m d'une onde acoustique non-focalisée et à 15 chaque modulation spatiale périodique j d'amplitude, et dans lequel lesdits L signaux de mesure Sml(t) sont moyennes ensemble pour déterminer le signal de mesure Sm (t)utilisé pour la démodulation spatiale.