INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Description détaillée Un exemple de système optique selon l'invention comprend un microscope admettant un axe optique, une source d'éclairage, un système d'imagerie de phase auto-référencé appelé plus simplement "détecteur", et une unité de traitement configurée pour propager numériquement l’image réelle. La source d'éclairage éclaire le microscope qui conjugue un plan objet et un plan image contenant le détecteur. Le détecteur produit des images en phase et en intensité.
Le domaine de cohérence spatiale CS et temporelle CT de la source est choisi pour permettre de réaliser une propagation numérique fidèle à partir de l’image réelle d’une solution de nanoparticules de manière à déterminer la position des nanoparticules dans le volume objet. La propagation numérique consiste à propager numériquement l’image réelle, le long de l'axe optique, dans un volume image d'épaisseur prédéterminée inférieure ou égale à la profondeur de champ numérique.
La propagation numérique est fidèle seulement pour une certaine épaisseur du volume image, répartie symétriquement de part et d’autre de l'image réelle. Au-delà de cette épaisseur limite, les images propagées numériquement présentent des artefacts et ne représentent plus la réalité de l’échantillon de solution. Cette épaisseur limite correspond à la profondeur de champ numérique.
En particulier, on utilise une source d'éclairage dont la cohérence spatiale CS et temporelle CT est choisie ou modifiée pour faire opérer la source dans le domaine de cohérence souhaité. La représente le domaine de cohérence (CS et CT) choisi pour la source d'éclairage. Ce domaine est limité comme suit : de 0,4% à 6% en cohérence temporelle CT et de 0,4% à 10% en cohérence spatiale CS. Ce domaine englobe le mode de fonctionnement CT=2,2% et CS=2,5%, considéré comme optimal.
Pour la mise en œuvre de l’invention, l’homme du métier pourra considérer notamment les sources d'éclairage suivantes : - une diode laser (Thorlabs L405P150 : longueur d’onde 405nm et puissance 150mW), de cohérence temporelle estimée à CT= 0,25% (1nm de largeur spectrale sur une longueur d’onde centrale de 405nm). Une modulation de la longueur d’onde pendant l’intervalle d’intégration du détecteur utilisé (par exemple 1 ms) peut être appliquée pour se rapprocher de la cohérence temporelle CT=2,2% considérée comme optimale; - un laser blanc aussi désigné par « laser de super continuum », filtré par un filtre passe-bande (laser super-continuum de référence Leukos ELECTRO VIS 430) ; - une source blanche à plasma, suffisamment puissante pour que le signal des nanoparticules soit supérieur au bruit, filtrée par un filtre passe-bande ; - une source d’éclairage qui est une source de cohérence temporelle CT tendant vers 0 (e.g.une diode laser), en combinaison avec une méthode d’ajustement de la cohérence temporelle par la variation à haute-fréquence de longueur d’onde (trigger électronique) ; - une source d’éclairage qui est une source de cohérence spatiale CS tendant vers 0 (e.g. une source avec un système de collimation), en combinaison avec une méthode d’ajustement de la cohérence spatiale comme notamment : par un système pour focaliser ou diversifier le faisceau, par le couplage avec une fibre optique multimode, par le mouvement à haute-fréquence (rotation/vibration/balayage) des éléments optiques ; - une diode superluminescente.
On notera qu'une cohérence spatiale de l’ordre de 2% (donc proche de la valeur CS=2,5% considérée comme optimale) avec des microscopes connus s'avère satisfaisante pour mettre en œuvre l’invention. L’enseignement de la présente demande, lorsqu’il présente un domaine de cohérence spatiale et temporelle n’établit pas de lien d’équivalence entre ces deux notions différentes par nature. Les contraintes d’appartenance à des intervalles de cohérence temporelle et spatiale s’entendent donc comme des conditions cumulatives devant être simultanément remplies.
En outre, il est entendu qu’un point de cohérence spatiale nulle (CS=0) ou de cohérence temporelle nulle (CT=0) est sans signification physique. Par conséquent, dans la présente demande, un intervalle de cohérence spatiale ou temporelle s’étendant entre 0 et une borne supérieure est un intervalle ouvert ne comprenant pas la valeur 0.
Le domaine de cohérence spatiale et temporelle représenté sur la est appelé ci-après « domaine principal ». Comme précédemment indiqué, le mode de fonctionnement considéré comme optimal pour l’invention, à l’intérieur du domaine principal, est obtenu pour CT=0,022 (2,2%) et CS=0,025 (2,5%).
Faire tendre CT ou CS vers 0 n’est pas un mode réalisation à privilégier car la présence de bruit optique dû à la cohérence spatiale et temporelle (tavelure, speckle ou granularité laser) dégrade la détection des particules en relevant le niveau de bruit du fond, ce qui fait décroître le nombre de particules détectées et le volume de propagation possible. Un domaine adapté à la mise en œuvre de l'invention est donc un domaine excluant CT=0 ou CS=0.
Dans la présente demande, la cohérence temporelle CT de la source d’éclairage est considérée comme voisine de 2,2% et la cohérence spatiale CS de la source d’éclairage au niveau du système d’imagerie de phase auto-référencé, est considérée comme voisine de 2,5%, si ces deux paramètres CT, CS sont respectivement dans un intervalle contenant la valeur CT=2,2% et dans un intervalle contenant la valeur CS=2,5%, ces deux intervalles étant strictement inclus, respectivement, dans les intervalles du domaine principal précité et représenté sur la , c'est à dire entre 0,4% et 6% pour CT et entre 0,4% et 10% pour CS. En d'autres termes, la combinaison CT=2,2% et CS=2,5% étant considérée comme un « point optimum » de fonctionnement du système, un voisinage du point optimum au sens de la présente demande est un sous-domaine quelconque du domaine principal qui contient le point optimum. On peut citer, par exemple, un sous-domaine avec une plage de 1,7% à 2,7% pour CT et une plage de 2% à 3% pour CS.
Dans l’art antérieur, une valeur basse mais relativement courante pour la cohérence spatiale est typiquement CS = 0,1%. Un document de l'art antérieur qui enseignerait de minimiser la cohérence spatiale ou de la faire tendre vers 0 doit donc être interprété comme enseignant de choisir des valeurs de CS inférieures à 0,1%. Ceci ne correspondrait donc pas aux conditions de mise en œuvre de l’invention dans l'intervalle [0,4% ; 10%] de cohérence spatiale CS.
Dans l’art antérieur, une valeur basse mais relativement courante pour la cohérence temporelle est typiquement CT = 0,02% (sans que cette valeur soit reliée à la valeur basse courante de cohérence spatiale CS mentionnée plus haut). Un document de l'art antérieur qui enseignerait de minimiser la cohérence temporelle CT doit donc être interprété comme enseignant de choisir des valeurs de CT inférieures à 0,02%. Ceci ne correspondrait donc pas aux conditions de mise en œuvre de l’invention dans l'intervalle [0,4% ; 6%] de cohérence temporelle CT.
Pour réaliser un tel système optique, il suffira pour une source d'éclairage donnée, soit de vérifier qu’elle correspond au domaine de cohérence spatiale et temporelle précité, soit de vérifier que le rapport signal sur bruit qu’elle procure sur un détecteur permet la détection des nanoparticules et la propagation numérique de l'image réelle.
Dans la présente demande, un détecteur produisant des images en phase et en intensité est entendu comme un détecteur produisant une mesure de phase proprement dite mais aussi de façon équivalente une grandeur apte à reconstruire l’information de phase comme une grandeur proportionnelle à la phase, comme une différence de chemin optique, ou comme un ou des gradients de la phase qui permettent de la reconstruire par intégration.
De préférence, ladite transformation est un filtre passe-bas appliqué audit signal de corrélation, pris en valeur absolue. Ce filtre permet d’obtenir un signal de corrélation transformé dont l’allure suit l’enveloppe du signal de corrélation, et dont l’amplitude est inférieure à celle de ladite enveloppe.
On comprend que pour l’application du filtre passe-bas, à chaque instant, l’amplitude du signal de corrélation est considérée en valeur absolue. Un intérêt est de ne pas obtenir un signal de corrélation filtré sensiblement nul.
Le filtre passe-bas est configuré pour laisser passer les fréquences inférieures à une fréquence de coupure tout en atténuant les fréquences supérieures à ladite fréquence de coupure. De préférence, mais ne manière non limitative, le filtre passe-bas appliqué est identique pour chaque récepteur acoustique.
De manière avantageuse, le filtre passe-bas appliqué à la valeur absolue du signal de corrélation déterminé pour le signal acoustique reçu par chacun des récepteurs acoustique présente une fréquence de coupure qui est déterminée à partir de la fréquence dudit signal acoustique émis à l’aide dudit émetteur acoustique. De préférence, la fréquence de coupure du filtre passe-bas est inférieure ou égale à la fréquence du signal acoustique émis.
Préférentiellement, on émet une pluralité de signaux acoustiques successifs à l’aide dudit émetteur acoustique, et on détermine de nouvelles données de position dudit objet à partir de nouveaux signaux acoustiques reçus par les premier et deuxième récepteurs acoustiques. Un intérêt est de calculer les données de position de l’objet à plusieurs reprises afin d’avoir un panel de données de position permettant de déterminer d’autant plus précisément la position dudit objet. Il est notamment possible de moyenner ces données de position. Un intérêt est également d’actualiser et de corriger les données de position de l’objet au cours du temps, notamment dans le cas où les récepteurs acoustique ou l’émetteur acoustique seraient déplacés dans le plan ou dans l’espace. Ceci permet encore d’améliorer la précision desdites données de position.
Lesdits signaux acoustiques peuvent être émis à intervalles réguliers ou non. De manière non limitative, les signaux acoustiques peuvent être émis par salves.
De préférence, un signal acoustique est émis après que le signal acoustique associé au précédent signal acoustique émis a été reçu. On émet de préférence un nouveau signal acoustique quelques instants après la fin d’un signal acoustique reçu.
Préférentiellement, pour chacun des récepteurs acoustiques, la fenêtre temporelle prédéterminée pour un signal acoustique reçu donné est déterminée de sorte qu’elle s’étend sur une période temporelle inférieure à l’intervalle de temps entre l’émission d’un signal acoustique correspondant audit signal acoustique reçu et l’émission du signal acoustique précédent.
Un intérêt est de ne pas considérer le signal acoustique précédemment reçu lors de la détermination d’un instant d’arrivée d’un signal acoustique reçu donné, ce qui entrainerait des imprécisions, voir des erreurs dans la détermination dudit instant d’arrivée.
De préférence, pour chacun des récepteurs acoustiques, à la réception d’un signal acoustique par un récepteur acoustique, on mesure la durée du signal acoustique précédemment reçu, et on détermine la fenêtre temporelle prédéterminée pour le signal acoustique reçu de sorte qu’elle s’étend sur une période temporelle T w sensiblement égale à :
où T 1 est l’intervalle de temps entre l’émission du signal acoustique précédent et l’émission du signal acoustique correspondant au signal acoustique reçu, et T 0 est la durée mesurée du signal acoustique précédemment reçu. Un intérêt est encore de réduire la fenêtre temporelle prédéterminée afin de ne pas considérer le signal acoustique précédemment reçu dans la détermination des données de position de l’objet.
On comprend que le signal acoustique précédemment reçu est associé à un signal acoustique précédemment émis, tandis que le signal acoustique reçu, pour lequel est déterminée la fenêtre temporelle prédéterminée, est associé au signal acoustique émis.
De manière avantageuse, on fournit en outre au moins un troisième récepteur acoustique distant des premier et deuxième récepteurs acoustiques et configuré pour recevoir des signaux acoustiques, et pour le troisième récepteur acoustique on réalise les étapes suivantes : à la réception d’un signal acoustique par le troisième récepteur acoustique on réalise une corrélation croisée entre le signal acoustique reçu par ledit troisième récepteur acoustique et un signal de référence, de manière à déterminer un signal de corrélation ; on applique une transformation audit signal de corrélation déterminé, de manière à déterminer un signal de corrélation transformé dont l’allure suit l’enveloppe du signal de corrélation; on détermine l’ensemble des maximums locaux du signal de corrélation transformé antérieurs à un instant final prédéterminé, au sein d’une fenêtre temporelle prédéterminée ; on détermine un instant d’arrivée du signal acoustique reçu par le troisième récepteur acoustique, à partir du premier maximum local du signal de corrélation transformé considéré au sein de ladite fenêtre temporelle prédéterminée, le procédé comprenant en outre les étapes selon lesquelles : - on calcule les différences d’instants d’arrivée entre lesdits signaux acoustiques reçus par lesdits premier, deuxième et troisième récepteurs acoustiques à partir desdits instants d’arrivée desdits signaux acoustiques reçus précédemment déterminés; - on détermine des données de position de l’objet à partir desdites différences d’instants d’arrivée.
Les étapes de détermination de l’instant d’arrivée sont répétées pour chacun des trois récepteurs acoustiques. Aussi, à l’émission d’un signal acoustique, trois instants d’arrivée sont déterminés, chacun étant associé à un signal acoustique reçu sur un des trois récepteurs acoustiques.
On comprend qu’on calcule la différence d’instants d’arrivée entre l’instant d’arrivée du signal acoustique reçu sur le premier récepteur acoustique et l’instant d’arrivée du signal acoustique reçu sur le deuxième récepteur acoustique, ainsi que la différence d’instants d’arrivée entre l’instant d’arrivée du signal acoustique reçu sur le deuxième récepteur acoustique et l’instant d’arrivée du signal acoustique reçu sur le troisième récepteur acoustique, mais encore la différence d’instants d’arrivée entre l’instant d’arrivée du signal acoustique reçu sur le premier récepteur acoustique et l’instant d’arrivée du signal acoustique reçu sur le troisième récepteur acoustique.
Préférentiellement, le douzième centre est le centre du premier orifice 125A.
Préférentiellement, le treizième centre est le centre du premier orifice central 125A.
Préférentiellement, le seizième centre est le centre de la pastille 136A associée à la voie interne 150A du brin interne 145A.
En référence à la , chaque motif élémentaire 140B de la deuxième plaque 15B est analogue aux motifs élémentaires 140A de la première plaque 125A en remplaçant la lettre A par la lettre B dans les références numériques et en inversant les notions de haut et bas. En outre, le motif élémentaire 140B de la deuxième plaque 115B comprend les différences décrites ci-dessous par rapport au motif élémentaire 140A de la première plaque 15A décrit précédemment.
En particulier, pour les voies 150B, 151B des brins intermédiaires 146B, le débattement angulaire du sixième arc A6B est plus grand que pour les brins intermédiaires 146A de la première plaque 15A. Ainsi, le débattement angulaire du huitième arc A8B des voies 150B, 151C des brins intermédiaires 146B de la deuxième plaque 15B est plus petit que pour la première plaque 15A.
La voie externe 151B du brin interne 145B comprend le premier arc A1B, le deuxième arc A2B (qui est analogue à ceux des brins intermédiaire 146B), le troisième arc A3B, le quatrième arc A4B, le seizième arc A16B et la pastille 136B connectée au seizième arc A16B. Ainsi, la voie externe 151B du brin interne 145B ne comprend pas, contrairement au cas de la première plaque 15A, le quatorzième arc A14A et le quinzième arc A15A.
La voie interne 150B du brin interne 145B comprend uniquement le treizième arc A13B, le troisième arc A3B et la pastille 136B connectée au troisième arc A3B.
La voie externe 151B du brin externe 147B comprend en outre un onzième arc A11B orienté externe, avant le douzième arc A12B. Le onzième arc A11B est donc connecté à la pastille 136B et au douzième arc A12B.
La pastille 136B de la voie interne 150B du brin interne 145B du motif élémentaire 140B de la deuxième plaque 15B est préférentiellement connectée à la pastille 136A de la voie externe 151A du brin interne 145A du motif élémentaire 140A de la première plaque 15A par une colonne 122 respective, de sorte à ce qu’il y ait une inversion entre les voies interne 150B et externe 151A.
De même, la pastille 136B de la voie externe 151B du brin interne 145B du motif élémentaire 140B de la deuxième plaque 115B est préférentiellement connectée à la pastille 136A de la voie interne 150A du brin interne 145A du motif élémentaire 140A de la première plaque 115A par une colonne 122 respective, de sorte à ce qu’il y ait une inversion entre les voies interne 151B et externe 150A.
La pastille 136B de la voie supplémentaire 153B du motif élémentaire 140B de la deuxième plaque 115B est préférentiellement connectée à la pastille 136A de la voie externe 151A du brin externe 147A du motif élémentaire 140A de la première plaque 115A par une colonne 122 respective.
Similairement la pastille 136B de la voie externe 151B du brin externe 147B du motif élémentaire 140B de la deuxième plaque 115B est connectée à la pastille 136A de la voie supplémentaire 153A du motif élémentaire 140A de la première plaque 115A, par une colonne 122 respective.
Une variante du deuxième mode de réalisation est représentée sur la .
Dans cette variante, les voies 150A, 151A du motif élémentaire 140A de la première plaque 115A sont sensiblement alignées avec les voies 150B, 151B du motif élémentaire 140B de la deuxième plaque 115B, comme expliqué précédemment en référence à la .
Sur la est représenté le motif élémentaire 140A de la première plaque selon cette variante. Le motif élémentaire de la deuxième plaque 15B est analogue à celui décrit précédemment.
Comme visible sur la , chaque motif élémentaire 140A de la première plaque 15A est analogue aux motifs élémentaires 140A de la première plaque 15A aux différence près suivantes :
Chaque élément atténuant peut être solidaire d’une couche support, la couche support étant solidaire de la pluralité de microlentilles ou disposée à distance de la pluralité de microlentilles.
Chaque élément atténuant peut être est solidaire du capteur d’image.
La longueur d’onde d’émission peut être comprise entre 800 nm et 15 µm.
La distance entre l’échantillon et la pluralité de microlentilles peut être inférieure à 1 mm ou à 500 µm ;
La distance entre la pluralité de microlentilles et le capteur d’image peut être inférieure à 1 mm ou à 500 µm ;
La distance entre l’échantillon et le capteur d’image peut être inférieure à 1 mm.
Un autre objet de l’invention est un procédé d’observation d’un échantillon à l’aide d’un dispositif selon le premier objet de l’invention. L’échantillon est disposé entre les microlentilles et la source de lumière. L’échantillon peut comporter des particules transparentes, par exemple des particules biologiques.
La montre un détail de l’exemple représenté sur la .
La montre un cinquième mode de réalisation de l’invention.
EXPOSE DE MODES DE REALISATION PARTICULIERS La montre un premier mode de réalisation d’un dispositif 1 selon l’invention. Une source de lumière 10, de préférence monochromatique, ou pouvant être considérée comme telle, produit une onde lumineuse 11 se propageant parallèlement à un axe de propagation Z. La source de lumière peut notamment être un laser. Dans l’exemple représenté, l’onde lumineuse est émise selon une longueur d’onde d’émission infra-rouge, par exemple comprise entre 800 nm et 15 µm. Toutefois, l’invention peut ne pas être limitée au domaine spectral infra-rouge et peut être mise en œuvre dans le domaine spectral visible ou ultra-violet.
Le dispositif est destiné à l’observation d’un échantillon 20. L’échantillon 20 est maintenu sur un élément de maintien 21. Dans cet exemple, l’échantillon 20 un échantillon biologique que l’on souhaite caractériser. L’échantillon est déposé sur une lame transparente 22 faisant office de support d'échantillon. Par fine épaisseur, on entend une épaisseur de préférence inférieure à 100 µm, et de préférence inférieure à 10 µm, typiquement quelques micromètres. L’échantillon s’étend de préférence perpendiculairement ou sensiblement perpendiculairement à l'axe de propagation Z. Le terme sensiblement perpendiculaire signifie perpendiculaire en admettant une tolérance angulaire de quelques degrés, de préférence inférieure à 10° ou 5° ou 1°.
Chaque élément de broyage 28 est disposé sur le corps de marteau 26 de façon à venir impacter un objet présent sur la trajectoire du marteau 10 en premier.
Chaque élément de broyage 28 est par exemple disposés à l’avant du corps de marteau 26.
En particulier, le corps de marteau 26 présente un bord avant 30, chaque élément de broyage 28 étant disposé sur le bord avant 30 du corps de marteau 26.
La surface d’appui 10A du marteau 10 est située sur le corps de marteau 26, en particulier sur une face arrière du corps de marteau 26.
Le marteau 10 est par exemple muni d’une extension d’appui 32 s’étendant vers l’arrière à partir du corps de marteau 26 et configurée pour prendre appui sur une surface auxiliaire 34 de la partie de montage 16 lorsque le marteau 10 est monté sur le support 8.
La surface auxiliaire 34 fait un angle non nul avec la surface d’appui 8A du support 8. La surface auxiliaire 34 est par exemple tournée radialement vers l’extérieur.
Le système de fixation 12 comprend un ensemble vis/écrou 40 possédant une vis 42 et un écrou 44 complémentaires pour la fixation du marteau 10 sur le support 8 par vissage.
La vis 42 possède une tête de vis 46 et une tige filetée 48 s’étendant suivant un axe de vis V à partir de la tête de vis 46.
La tête de vis 46 est configurée pour permettre son entraînement en rotation à l’aide d’un outil tel qu’un tournevis. La tête de vis 46 est par exemple munie d’une empreinte mâle ou femelle.
La tige filetée 48 est munie d’un filetage qui s’étend sur au moins tronçon de la tige filetée 48. Le filetage s’étend ici sur un tronçon distal de la tige filetée 48 opposé à la tête de vis 46.
L’écrou 40 possède un corps d’écrou 49 cylindrique s’étendant suivant un axe d’écrou E et un trou taraudé 50 s’étendant suivant un axe de trou T perpendiculaire à l’axe d’écrou E.
Le taraudage du trou taraudé 50 est complémentaire du filetage de la tige filetée 46 pour permettre le vissage de la tige filetée 46 dans le trou taraudé 50 par mise en prise du taraudage du trou taraudé 50 avec le filetage de la tige filetée 46.
Le marteau 10 possède un orifice de marteau 52 traversant le marteau 10, de préférence le corps de marteau 26. L’orifice de marteau 52 est configuré pour le passage de la tige filetée 46 de la vis 42 à travers le marteau 10, de préférence le corps du marteau 26.
L’orifice de marteau 52 traverse le corps de marteau 26 en débouchant sur la surface d’appui 10A du marteau 10.
L’orifice de marteau 52 débouche de préférence sur une surface avant 10B du marteau 10 à la surface d’appui 10A marteau 10.
Optionnellement, le marteau 10 est muni d’un dégagement 54 formé autour de l’orifice de marteau 52 sur la surface avant 10B du marteau 10. Le dégagement 54 est configuré pour recevoir la tête de la vis 42.
Le support 8 possède un logement d’écrou 56 formé dans le support 8, en particulier dans la partie de montage 16 du support 8, et prévu pour recevoir l’écrou 44 de l’ensemble vis/écrou 40.
Le logement d’écrou 56 s’étend suivant un axe de logement L. L’axe de logement L est de préférence orienté pour être perpendiculaire à direction de travail S et/ou parallèle à l’axe de rotor A.
Le logement d’écrou 56 est configuré pour l’insertion de l’écrou 44 suivant l’axe de logement L, coïncidant de préférence avec l’axe d’écrou E.
Le logement d’écrou 56 présente par exemple une forme cylindrique centrée sur l’axe de logement L.