EP4322830A1 - Dispositif et procédé d'imagerie de cibles mobiles - Google Patents

Dispositif et procédé d'imagerie de cibles mobiles

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Publication number
EP4322830A1
EP4322830A1 EP22717401.8A EP22717401A EP4322830A1 EP 4322830 A1 EP4322830 A1 EP 4322830A1 EP 22717401 A EP22717401 A EP 22717401A EP 4322830 A1 EP4322830 A1 EP 4322830A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
optical
module
moving target
imaging device
unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22717401.8A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Timothé JOST-MOUSSEAU
Isabelle FEREZOU
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Universite Paris Saclay
Original Assignee
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Universite Paris Saclay
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Centre National de la Recherche Scientifique CNRS, Universite Paris Saclay filed Critical Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Publication of EP4322830A1 publication Critical patent/EP4322830A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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    • G02B23/24—Instruments or systems for viewing the inside of hollow bodies, e.g. fibrescopes
    • G02B23/2407—Optical details
    • G02B23/2461—Illumination
    • G02B23/2469—Illumination using optical fibres
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    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
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    • A61B5/0042—Features or image-related aspects of imaging apparatus, e.g. for MRI, optical tomography or impedance tomography apparatus; Arrangements of imaging apparatus in a room adapted for image acquisition of a particular organ or body part for the brain
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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B21/00—Microscopes
    • G02B21/36—Microscopes arranged for photographic purposes or projection purposes or digital imaging or video purposes including associated control and data processing arrangements
    • G02B21/361—Optical details, e.g. image relay to the camera or image sensor
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    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/04—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings formed by bundles of fibres
    • G02B6/06—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings formed by bundles of fibres the relative position of the fibres being the same at both ends, e.g. for transporting images

Definitions

  • the present invention generally relates to the field of imaging and in particular to a device and a method for imaging moving targets.
  • Functional cerebral imaging generally consists of measuring a signal resulting from neuronal activity in a living being. There are a multitude of functional brain imaging techniques that differ from each other by the nature of the signals measured and by the methodology implemented to acquire such signals.
  • Certain functional brain imaging techniques known to be non-invasive and suitable for experimentation in humans, are based on the reading of signals related to vascular or metabolic events that arise from neuronal activation. Such techniques include magnetic resonance imaging, magnetoencephalography, and positron emission tomography. These techniques only offer an indirect readout of neuronal activity and are therefore very limited in terms of temporal resolution. In addition, they require heavy and bulky equipment which considerably limits the subjects' repertoire of actions and movements, making them ill-suited to the study of complex behavioral tasks.
  • optical functional imaging techniques requires the use of numerous optical components making it possible to collect small variations in the quantity of light. Such optical components are often heavy and bulky, so the coupling of optical recordings with the performance of more or less complex behavioral tasks in mice is one of the main methodological challenges encountered by neuroscientists today.
  • Another known solution consists in transporting the optical signals from a zone of interest of a moving target to a conventional static imaging system, via a flexible interface consisting of a set of fiber optics.
  • the fiber interface imposes constraints on the movement of the moving target, particularly in terms of rotation, thus limiting the behavioral repertoire that it is possible to study.
  • the mechanical stresses related to the rotations of the moving target can lead to rapid deterioration of the interface which is made up of fragile optical fibers.
  • the present invention provides a device for imaging a moving target moving on a given plane of movement.
  • the imaging device includes:
  • the first unit comprising a location module configured to determine one or more movement parameters of the moving target; and an optical contact module configured to collect optical signals generated in an area of interest of the moving target, the optical contact module comprising a free end in contact with the area of interest, a captive end having a first geometric shape given plane and a plurality of optical fibers connecting the two ends; a second unit comprising an optical processing module associated with an optical axis and with an active area having a second geometric shape given plane, the optical processing module being configured to process the collected optical signals; a rotating module configured to rotate the captive end around the optical axis by means of a motor provided in the imaging device; and a calculation module configured to determine, as a function of the one or more movement parameters, control instructions intended for the motor.
  • the optical processing module can be configured to acquire, during acquisition time windows, a plurality of optical images, each of the optical images being representative of a plurality of optical signals collected via the plurality of optical fibers and simultaneously acquired from the area of interest.
  • the calculation module can be configured to determine the command setpoints so as to block the pivoting of the captive end during the acquisition time windows, according to an optimal pivoting angle between the first and second geometric shape.
  • the optimum pivot angle may correspond to a maximum overlap between the first and the second geometric shape.
  • the calculation module can be configured to determine, outside the acquisition time windows, the control instructions so as to compensate for the torsion undergone by the plurality of optical fibers and induced by rotational movements of the moving target.
  • the calculation module can be configured to determine the control instructions so as to compensate for the torsion undergone by the plurality of optical fibers and induced by rotational movements of the moving target, during and in outside the acquisition time windows.
  • the second unit may further comprise a save module configured to save each of the acquired optical images associated with a corresponding pivot angle between the first and the second geometric shape.
  • the optical processing module can also be configured to transmit, during transmission time windows, a plurality of optical excitation signals to the area of interest.
  • the second unit may further comprise a relay module comprising a rotating element and a static element, the relay module being configured to receive, via a first wired connection connected to the rotating element, the one or several movement parameters from the location module, and to transmit, via a second wired connection connected to the static element, the one or more movement parameters received to the calculation module.
  • the first unit may further include a wireless transmitting module configured to transmit the one or more motion parameters
  • the second unit may further include a wireless receiving module configured to receive the one or more movement parameters
  • the one or more motion parameters may include an angle defining the orientation of the moving target with respect to a predefined direction and collinear with the plane of motion.
  • the location module may comprise an inertial unit comprising a magnetometer.
  • an imaging device comprising an optical contact module, the optical contact module comprising a free end in contact with an area of interest of the moving target, a captive end and a plurality of optical fibers connecting the two ends, and an optical processing module associated with an optical axis and an active area, the method comprises the steps consisting of:
  • the step of determining control setpoints can be implemented in such a way as to block the pivoting of the captive end around the optical axis, during the acquisition time windows.
  • FIG. 1 represents a moving target imaging device, according to one embodiment of the invention
  • FIG. 2 represents an optical contact module, according to one embodiment of the invention
  • FIG. 3-B illustrate the pivoting of the captive end relative to the active zone, according to embodiments of the invention
  • FIG. 4 represents a method for imaging moving targets, according to one embodiment of the invention.
  • FIG. 1 represents an imaging device 100 of a moving target 200 moving on a given plane of movement, according to one embodiment of the invention.
  • the imaging device 100 can be used in neuroscience applications to study a subject's nervous system.
  • the subject can be any living being.
  • the imaging device 100 can be used to study the neural basis of behavior in a small animal (such as a mouse, for example), when the animal behaves freely, i.e. say without being subject to any external constraint likely to affect his behavior.
  • the imaging device 100 according to the invention is advantageously compatible with various optical imaging techniques used in neurosciences, such as for example and by way of non-limiting examples, photon/multi-photon fiber imaging, confocal microscopy, uniform or patterned optogenetic stimulation, etc. More generally, the imaging device 100, according to embodiments of the invention, can be used to perform imaging of any moving target 200 whose behavior cannot be predicted and can include rotational movements.
  • the moving target 200 can move on a movement plane provided with a measurement mark in which the instantaneous position of the moving target 200 can be defined by two coordinates according to the coordinate system used, the coordinate system possibly be the Cartesian coordinate system or the polar coordinate system, for example.
  • the plane of movement can be fixed in the terrestrial frame of reference and its orientation in such a frame of reference can be known beforehand with accuracy.
  • the moving target 200 can evolve in a three-dimensional (3D) evolution space equipped with a measurement reference in which the instantaneous position of the moving target 200 can be marked by three coordinates, the Cartesian, cylindrical or spherical can be used.
  • the moving target 200 can move freely on the plane of movement without being subjected to any external constraint likely to affect its behavior.
  • the moving target 200 can be subjected to external constraints which can consist in modifying the characteristics of the environment in which the moving target 200 evolves.
  • characteristics of the target's environment may include, but are not limited to, physical obstructions, electromagnetic field strength and orientation, light level, and/or chemical properties.
  • the movement of the moving target 200 as described by a trajectory and a speed of movement, cannot be predicted and can be random, i.e. the trajectory traveled by the target 200 can be arbitrary and its speed of movement can vary over time.
  • the moving target 200 can be a laboratory mouse moving on a given plane of movement.
  • the imaging device 100 of FIG. 1 can be configured to image an area of interest of the mouse using a suitable optical imaging technique.
  • the area of interest may be the laboratory mouse cerebral cortex and the optical imaging technique may be two-photon excitation imaging that exploits the process of fluorescence to image living tissue.
  • the imaging device 100 comprises a first unit 10 arranged rigidly on the moving target 200.
  • the first unit 10 comprises a location module 12 configured to determine one or more movement parameters of the moving target 200 such as the instantaneous position of the moving target 200 in the movement plane. Such movement parameters can make it possible to determine accurately and in real time the trajectory and the speed of movement of the moving target 200.
  • the location module 12 may not be in direct contact with the moving target 200.
  • the first unit 10 further comprises an optical contact module 11 comprising a plurality of optical fibers 110 and two ends: a first end, called the free end 111 (EL), and a second end, called the captive end 112 (EC ), the two free and captive ends being connected via the plurality of optical fibers 110.
  • the free end 111 can be fixed rigidly to an area of interest of the moving target 200.
  • the zone of interest can be the cerebral cortex of the mouse.
  • the free end 111 of the optical contact module 11 can be configured to emit, by means of the optical fibers 110 used, optical excitation signals towards the area of interest, and/or to collect, by means of the optical fibers 110 used, signals optics, i.e.
  • each of the optical fibers 110 forming the optical contact module 11 can present at its free end 111 an accepting cone (numerical aperture) defining the light rays which will be guided, that is to say transmitted, through the optical fiber.
  • the optical signals collected by the free end 111 of the optical contact module 11 are recovered at the level of the captive end 112 after propagation through the optical fibers 110 used.
  • Figure 2 illustrates an example of optical contact module 11.
  • the optical fibers 110 forming the optical contact module 11 can be identical in terms of opto-geometric characteristics and their number can be chosen according to the resolution of the images optics to be acquired by the imaging device 100 and depending on the surface of the area of interest.
  • Optical fibers 110 can be long enough to allow moving target 200 to move freely on the plane of motion.
  • the ends of the optical fibers 110 can be distributed in a regular manner at each of the two free and captive ends of the optical contact module 11 according to a first given planar geometric shape.
  • the first planar geometric shape can be obtained by connecting the ends of the outer optical fibers 110 in one of the two ends of the optical contact module 11 and can be rectangular, circular or other.
  • the two free and captive ends of the optical contact module 11 can be compact so as to maintain the distribution of the ends of the optical fibers 110 which must be the same in the free and captive ends of the optical contact module 11.
  • the imaging device 100 further comprises a second unit 20 separate from the first unit 10, that is to say that the second unit 20 is not arranged on the target mobile 200 and that it can be fixed relative to the plane of movement on which the mobile target 200 moves.
  • the second unit 20 separates from the first unit 10, that is to say that the second unit 20 is not arranged on the target mobile 200 and that it can be fixed relative to the plane of movement on which the mobile target 200 moves.
  • the 20 comprises an optical processing module 21 associated with an optical axis 211 and with an active zone 212 having a second given plane geometric shape which may be different from the first plane geometric shape described above, the optical axis 211 being perpendicular to the active zone 212.
  • the active zone 212 corresponds for example to the zone where the photographic sensors which represent the photosensitive elements are grouped.
  • the optical processing module 21 can be arranged opposite the captive end 112 of the optical contact module 11 so as to optimize the optical coupling between the two elements.
  • the optimization of the optical coupling can be obtained by making the optical axis 211 coincide with the center of the captive end 112 and by arranging the active zone 212 and the captive end 112 in a parallel manner, which creates an overlap between the first and the second planar geometric shape while projecting the captive end 112 onto the active zone 212. Such an adjustment can be made only once before the imaging device 100 is put into operation.
  • the optical processing module includes
  • each constituent element of the optical image can be obtained by detecting an optical signal received by means of one of the optical fibers 110 forming the module of the optical contact.
  • the optical processing module 21 can be configured to transmit, during transmission time windows, optical excitation signals to the area of interest by means of the optical contact module 11.
  • two optical excitation signals simultaneously emitted by the optical processing module 21 can have identical or different characteristics in terms of intensity, wavelength and state of polarization.
  • the second unit 20 comprises a rotating module 22 to which the captive end 112 of the optical contact module 11 is fixed so as to allow the rotation of the captive end 112 around the optical axis 211 of the module.
  • optical processing 21 The rotating module 22 can be configured to rotate around the optical axis 211 of the optical processing module 21 by means of a motor 26 provided in the imaging device 100.
  • the rotating module 22 can have the shape of a hollow cylinder having as its axis of revolution the optical axis 211 of the optical processing module 21.
  • the optical fibers 110 can pass through the interior of the rotating module 22 in height, and the captive end 112 can be placed so as to come to block the rotating module 22.
  • a belt 23 and a transmission pulley 24 can be used to ensure the transmission of the rotational movement of the motor 26 to the rotating module 22.
  • a pivot angle ment can be defined to quantify the rotation of the captive end 112 relative to the active area 212 of the optical processing module 21.
  • the second unit 20 further comprises a calculation module 25 configured to receive the movement parameters of the moving target 200 as determined by the location module 12 arranged on the moving target 200.
  • the calculation module 25 is configured to determine, as a function of the movement parameters received, control instructions intended for the motor 26 acting on the rotation of the rotating module 22.
  • the calculation module 25 can be configured to determine such control instructions so as to reduce the torsion undergone by the optical fibers 110 forming the optical contact module 11 and induced by the movements of rotation of the moving target 200. It should be noted that the level of torsion undergone by the optical fibers 110 can be weak or strong.
  • the calculation module 25 can be configured to only compensate for the high levels of torsion undergone by the optical fibers 110 used.
  • the calculation module 25 can also be configured to determine, from the movement parameters received from the moving target 200, torsion values T.
  • the torsion values determined by the calculation module 25 can be defined angle values to quantify a relative rotation of the captive end 112 with respect to the free end 111.
  • a neutral or zero relative rotation of the captive end 112 with respect to the free end 111 may correspond to a first twist value T 0 for which the optical fibers 110 undergo substantially no twist.
  • the first torsion value T 0 also called 'torsion neutral level', can be defined for example according to the following equation (1):
  • a threshold relative rotation of the captive end 112 with respect to the free end 111 can correspond to a second value of torsion T threshold for which the optical fibers 110 undergo a threshold torsion T threshold impacting the behavior of the moving target 200 and/or degrading the quality of the optical signals and/or damaging the optical fibers 110.
  • the second twist value T threshold also called the twist threshold level, can be defined for example according to equation (2) next :
  • the number N can be positive or negative depending on the direction of the relative rotation of the captive end 112 with respect to the free end 111.
  • the number N can be an integer preset in the calculation module 25 and/or an adjustment value accessible and modifiable by a user of the imaging device 100.
  • the calculation module 25 can be configured to determine the torsion value T, continuously or discretely, depending on:
  • the calculation module 25 can be configured to compare the torsion value T determined with a neutral level of torsion T seuü , continuously or discretely.
  • the calculation module 25 is configured to operate according to a first mode of operation, in which control instructions intended for the motor 26 are determined so as to block, during each time window of acquisition , the pivoting of the rotating module 22, that is to say blocking the pivoting of the captive end 112, relative to the active zone 212 of the optical processing module 21.
  • the blocking of the pivoting can be carried out at an optimal pivot angle between the captive end 112 and the active area 212 that maximizes their overlap
  • Such embodiments are advantageous for short acquisition time windows, typically less than one second, during which the moving target 200 can remain stationary or its movement generates a low level of torsion without consequences on the quality of the optical signals and on the behavior of the moving target 200.
  • the images Optical ges acquired during the same acquisition time window are superimposable and can be interpreted without difficulty.
  • the calculation module 25 can be configured to determine control instructions intended for the motor 26 so as to compensate for the torsion undergone by the optical fibers 110.
  • the calculation module 25 can be configured to determine other additional instructions, also called 'acquisition instructions'.
  • the acquisition instructions can be intended for the optical processing module 21 and determined so as to stop the acquisition of the optical images in response to detection by the calculation module 25 of a torsion value T greater than a threshold level of twist T seuü .
  • the calculation module 25 can be configured to determine the torsion value T during the acquisition time window, then to compare the torsion value T with a threshold level of torsion T only . Acquisition instructions can thus be generated if a condition relating to the torsion value T and to the torsion threshold level T only is satisfied, in response to the comparison step.
  • the condition can be defined for example by the following equation (3):
  • the acquisition instructions can thus generate so-called 'waiting moments' of the optical processing module 21 during which new pivoting control instructions intended for the motor 26 can be determined so as to cause the captive end 112 around the optical axis 211, with respect to the active area 212 (for example and without limitation, according to a number N of 360° rotations).
  • these new pivoting control setpoints can also be determined according to the optimal pivoting angle between the captive end 112 and the active zone 212 which maximizes their overlap.
  • the waiting times can be defined by short durations (ie brief interruption of the acquisitions of the optical images) with respect to the interrupted acquisition time window. Waiting times can depending for example on the pivoting speed of the captive end 112 by the motor 26 and/or on the torsion threshold level T predefined threshold . The waiting times can thus be preset to minimize the durations of interruption of optical image acquisitions as a function, for example, of the durations of the acquisition time windows and/or of the tolerated degradation of the quality of the optical signals.
  • the first mode of operation implemented in relation to an acquisition of optical images can be adapted to emit, during emission time windows, optical excitation signals towards the zone of interest.
  • the calculation module 25 can be configured to block the pivoting of the captive end 112 with respect to the active zone 212 of the optical processing module 21.
  • the calculation module 25 is configured to operate according to a second mode of operation, in which control instructions intended for the motor 26 are determined so as to compensate for the torsion undergone by the optical fibers 110 and induced by the rotational movements of the moving target 200, during and outside the acquisition time windows.
  • the second unit 20 may further comprise a save module (not shown in Figure 1) configured to save, temporarily or permanently, each optical image acquired by the optical processing module 21 in association with the corresponding pivot angle between the captive end 112 and the active area 212.
  • digital processing can be implemented in real time or a posteriori by the backup module, for example, for each set of images optics acquired during a same acquisition time window, in order to pivot each optical image according to the corresponding pivoting angle so as to align all the optical images according to the same pivoting angle.
  • This notably makes it possible to simplify the interpretation of the information contained in the acquired optical images.
  • Such embodiments are particularly advantageous for long acquisition time windows, typically greater than a few seconds, during which the moving target 200 can perform rotational movements.
  • the calculation module 25 can also be configured to determine control instructions intended for the motor 26 so as to block the pivoting of the rotating module 22, during the acquisition of each optical image of a same acquisition time window and/or during the acquisition of all optical images of a same time window acquisition. Apart from the acquisition of an optical image or a set of optical images, the torsion undergone by the optical fibers 110 and induced by the rotational movements of the mobile target 200 is compensated continuously, during and in outside the acquisition time windows, according to the second initial mode of operation.
  • this variant of the second mode of operation can make it possible to anticipate and correct a priori the phenomena of blurring (or motion blurring) relating to the rotation of the captive end 112 with respect to the active zone 212, for the duration the acquisition of an optical image or of a set of optical images, thus improving the resulting digital processing, implemented in real time or a posteriori by the backup module.
  • the second mode of operation described in relation to optical image acquisition can be adapted to transmit, during transmission time windows, optical excitation signals to the area of interest.
  • the calculation module 25 can be configured to determine control instructions intended for the motor 26 so as to compensate for the torsion undergone by the optical fibers 110 and induced by the rotational movements of the moving target 200, during and in outside the transmission time windows.
  • the save module can then be configured to save the pivot angle at which each plurality of excitation signals is simultaneously emitted.
  • the optical processing module 21 can be configured to perform the transmission of excitation signals and the acquisition of optical images in parallel in time.
  • the calculation module 25 is configured to determine an operating mode from among the first and the second operating mode as a function of the duration of the acquisition and transmission time windows.
  • the optical processing module 21 can be configured to perform the emission of excitation signals and the acquisition of optical images in a time-sequential manner.
  • the modulus of Calculator 25 is then configured to determine an operating mode to carry out the acquisition of optical images or the emission of excitation signals according to the duration of the corresponding time window.
  • the acquisition of optical images can be performed in a mode of operation different from that of emission of excitation signals.
  • the second unit 20 may further comprise a relay module 27 of the "slip ring" type configured to convey, in the form of electrical signals, via a wired connection (i.e. say using very light electrical cables), the movement parameters determined by the location module 12 to the calculation module 25.
  • the relay module 27 comprises a freely rotating element and a static element configured to reliably exchange electrical signals.
  • the freely rotating element of the relay module 27 is connected to the location module 12 via a first plurality of electrical cables
  • the static element of the relay module 27 is connected to the calculation module 25 via a second plurality of electrical cables.
  • the rotational movement of the freely rotating element of the module of relay 27 can be produced by motor 26, via a belt 23 for example, in a manner similar to the rotational movement of rotating module 22.
  • the routing of the movement parameters determined by the location module 12 to the calculation module 25 can be done via a wireless connection. between the two modules.
  • the first unit 10 may further comprise a wireless transmission module configured to transmit, in the form of radio frequency signals, the movement parameters determined by the location module 12.
  • the second unit 20 may comprise in further a wireless receiving module configured to receive and to decode the radio frequency signals carrying the motion parameters.
  • the wireless reception module can also be configured to transmit the movement parameters received to the calculation module 25.
  • the location module 12 can be configured to determine and to transmit, via a wired or wireless connection, the movement parameters periodically over time, for example every second. More generally, the time period can be determined based on the behavior of the moving target 200.
  • the location module 12 is further configured to compare the current movement parameters, associated with the current instant, with the previous movement parameters, associated with the previous instant, and to transmit the current movement parameters only when they are different with respect to the previous movement parameters.
  • the location module 12 is configured not to transmit movement parameters when the moving target 200 is immobile over time, which makes it possible to reduce the calculation load in the calculation module 25.
  • the location module 12 may include an inertial unit.
  • the inertial unit can be of the micro electromechanical system (MEMS) type of reduced size, typically less than 1 cm 3 .
  • MEMS micro electromechanical system
  • an inertial unit is capable of determining motion parameters of a moving object relative to the starting point of the moving object.
  • movement parameters include instantaneous position, movement speed and orientation (roll, pitch and heading angles).
  • the localization module 12 can be configured to determine and to transmit to the calculation module 25 at least the roll angle which governs the rotational movements. of the moving target 200 and which induces twists in the optical fibers 110.
  • the location module 12 can be configured to determine and to transmit to the calculation module 25 at least the instantaneous position of the moving target 200.
  • the location module 12 may further comprise a magnetometer integrated into the inertial unit and configured to determine the direction pointed by the moving target 200 in the terrestrial reference.
  • the implementation of an inertial unit comprising a magnetometer in the location module 12 makes it possible to remedy the measurement errors accumulated in the inertial unit.
  • the location module 12 can be configured to transmit, according to regular or irregular transmission instants in time, to the calculation module 25 movement parameters comprising at least one movement parameter determined by the inertial unit which can be the roll angle and/or the instantaneous position, that is to say that the motion parameter determined by the magnetometer may not be transmitted at each instant of transmission.
  • the calculation module 25 can be configured to implement a data fusion algorithm which receives input parameters comprising:
  • calculation module 25 can be configured to determine control instructions intended for the motor 26 as a function of one or more parameters among the input parameters.
  • the second unit 20 may further comprise one or more fixing modules 28 configured to rigidly fix the other modules of the second unit 20.
  • FIG. 3-A and 3-B illustrate the rotational movement of the captive end 112 relative to the active area 212 of the optical processing module 21, according to two embodiments of the invention.
  • the spacing between the captive end 112 and the active zone 212 of the optical processing module 21 is optimized so that the circle 300 described by the rotation of the captive end 112 is completely included in the active zone 212 of the optical processing module 21.
  • Such an embodiment makes it possible, for example, to detect the optical signals coming from the captive end 112, and is particularly advantageous when the module calculation 25 operates according to the second mode of operation described above.
  • the spacing between the captive end 112 and the active area 212 of the optical processing module 21 can be optimized by providing at least one optimal pivot angle maximizing the overlap between the captive end 112 and the active area 212 of the optical contact module 11.
  • the active area 212 and the captive end 112 have a rectangular shape
  • This embodiment makes it possible to effectively exploit the active zone 212 of the optical processing module 21.
  • Such an embodiment is particularly advantageous when the calculation module 25 is configured for operation according to the first mode of operation in which the pivoting of the tethered end 112 is blocked during the acquisition or transmission time windows.
  • the calculation module 25 is configured to operate according to the first mode of operation. In the presence of several optimal pivoting angles allowing maximum overlap between the captive end 112 and the active area 212 of the optical processing module 21, the calculation module 25 can be configured to choose an optimal pivoting angle to perform the acquisition. optical images and/or the emission of excitation signals, this angle being chosen according to the current position of the captive end 112. close to the current position of captive end 112.
  • FIG. 4 represents a method for imaging moving targets implemented by the imaging device 100 described in relation to FIG. 1, according to one embodiment of the invention.
  • step 401 one or more movement parameters of the moving target 200 are determined, using a location module 12 comprising, for example, an inertial unit integrating a magnetometer.
  • Such motion parameters may include the instantaneous position of moving target 200.
  • step 402 control instructions intended for the motor 26 governing the pivoting of the captive end 112 with respect to the active zone 212 of the optical processing module 21 are determined.
  • Such command setpoints can be determined as a function of several input parameters including the motion parameters received and mechanical and geometric parameters associated with the motor 26 and the rotating module 22 to which the captive end 112 is attached.
  • step 402 may comprise the determination of control instructions intended for the motor 26 so as to compensate for the torsion undergone by the optical fibers 110 and induced by the rotational movement of the target mobile 200.
  • step 403 the pivoting of the captive end 112 around the optical axis 211, that is to say relative to the active area 212, of the optical processing module 21 is implemented , at least outside the acquisition time windows.
  • step 404 one or more optical images are acquired by means of the optical processing module 21, during the acquisition time windows.
  • step 404 can comprise the saving in a saving module of each of the optical images acquired in association with the corresponding pivot angle between the captive end 112 and the active zone 212 of the optical processing module 21.
  • steps 401 to 404 can be repeated regularly or irregularly over time over an observation period which can range from a few seconds to several days.
  • step 402 described above may also consist, during acquisition time windows, in determining control instructions intended for the motor 26 so as to block the pivoting of the captive end 112 with respect to the active zone 212 of the optical processing module 21, according to an optimum pivoting angle.
  • step 402 may consist in determining control instructions intended for the motor 26 so as to compensate for the twist experienced by the optical fibers 110, similarly during and outside the acquisition time windows.
  • step 401 may include determining a twist value T during acquisition time windows, and comparing the twist value T to a twist threshold level T seu .
  • step 402 can comprise a determination of the acquisition instructions (according to the value of the torsion value T) intended for the optical processing module 21 so as to stop and/or resume the acquisition of the optical images, during acquisition time windows.
  • the embodiments of the invention thus provide a moving target imaging device 100 making it possible to image a zone of interest of a moving target 200 while allowing the moving target 200 to move freely.

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Abstract

Les modes de réalisation de l'invention fournissent un dispositif d'imagerie (100) d'une cible (200), le dispositif (100) peut comprendre : une première unité (10) comprenant : un module de localisation (12) configuré pour déterminer plusieurs paramètres de mouvement de la cible (200); et un module de contact optique (11) configuré pour collecter des signaux optiques générés dans une zone d'intérêt de la cible (200), comprenant une extrémité libre (111) en contact avec la zone d'intérêt, une extrémité captive (112) et une pluralité de fibres optiques (110); une deuxième unité (20) comprenant : un module de traitement optique (21) associé à un axe optique (211); un module tournant (22) configuré pour faire pivoter l'extrémité captive (112) autour de l'axe optique (211) au moyen d'un moteur (26); et un module de calcul (25) configuré pour déterminer des consignes de commande destinées au moteur (26).

Description

DESCRIPTION
Titre de l’invention : Dispositif et procédé d’imagerie de cibles mobiles
Art antérieur
[0001] La présente invention concerne généralement le domaine de l’imagerie et en particulier un dispositif et un procédé d’imagerie de cibles mobiles.
[0002] Des avancées technologiques majeures ont été réalisées, ces dernières années, dans le domaine des neurosciences qui englobe les études scientifiques du système nerveux. Les neurosciences présentent un caractère transdisciplinaire en ayant recours à de nombreuses disciplines telles que la biologie, la chimie, l'optique, les mathématiques, etc. Diverses approches ont été proposées pour étudier les dynamiques d’activité du système nerveux, telles que l’imagerie cérébrale fonctionnelle qui permet d’observer et d’analyser le cerveau au cours de l’exécution d’une tâche cognitive.
[0003] L’imagerie cérébrale fonctionnelle consiste de manière générale à mesurer un signal résultant d’une activité neuronale chez un être vivant. Il existe une multitude de techniques d’imagerie cérébrale fonctionnelle qui diffèrent les unes des autres par la nature des signaux mesurés et par la méthodologie mise en oeuvre pour acquérir de tels signaux.
[0004] Certaines techniques d’imagerie cérébrale fonctionnelle, connues pour être non invasives et adaptées à l’expérimentation chez l’humain, reposent sur la lecture de signaux liés aux événements vasculaires ou métaboliques qui découlent de l'activation neuronale. De telles techniques comprennent l’imagerie par résonance magnétique, la magnétoencéphalographie et la tomographie par émission de positrons. Ces techniques n'offrent qu'une lecture indirecte de l'activité neuronale et sont par conséquent très limitées en termes de résolution temporelle. En outre, elles nécessitent des équipements lourds et volumineux qui limitent considérablement le répertoire d’actions et de mouvements des sujets, les rendant peu adaptés à l’étude de tâches comportementales complexes.
[0005] D’autres techniques d’imagerie cérébrale fonctionnelle manipulant des signaux optiques, et basées sur l’utilisation de sondes fluorescentes sensibles aux variations de potentiel membranaire et/ou aux variations de concentration calcique intracellulaire, permettent une lecture plus directe de l’activité neuronale. De telles techniques offrent donc une meilleure résolution temporelle et sont donc plus adaptées à la recherche fondamentale visant à caractériser les bases neuronales du comportement chez des sujets non humains.
[0006] Parmi les techniques d’imagerie cérébrale fonctionnelle optique, il existe l'imagerie par fluorescence qui exploite les propriétés optiques de fluorescence de protéines ou d’espèces chimiques choisies pour leur capacité à émettre des photons en réponse à une excitation, dans une proportion dépendant de l’activité locale des tissus nerveux. L’enregistrement et l’analyse de séquences d’images des tissus sous excitation permettent de suivre l’activité neuronale avec une résolution temporelle de l’ordre de la dizaine de millisecondes et avec une résolution spatiale allant du neurone unique à la centaine de micromètres. Par ailleurs, il existe des sondes fluorescentes protéiques permettant de cibler l’expression dans des populations neuronales choisies par le biais de manipulations génétiques. Ces outils sont de plus en plus développés, notamment chez les modèles murins, car ils permettent une dissection fonctionnelle de la circuiterie neuronale. Ainsi les souris sont devenues des modèles incontournables en neurosciences intégratives, car elles se prêtent facilement aux manipulations génétiques tout en offrant un comportement relativement riche.
[0007] La mise en oeuvre de techniques d’imagerie fonctionnelle optique requiert l’utilisation de nombreux composants optiques permettant de collecter de faibles variations de quantité de lumière. De tels composants optiques sont souvent lourds et volumineux, ainsi le couplage d’enregistrements optiques avec l’accomplissement de tâches comportementales plus ou moins complexes chez la souris est l’un des principaux challenges méthodologiques rencontrés par les neuroscientifiques à l’heure actuelle.
[0008] Pour réaliser une imagerie fonctionnelle optique de l’activité cérébrale d’une cible mobile se déplaçant librement pendant une longue période d’observation, typiquement plusieurs dizaines de minutes, il est connu d’utiliser en combinaison un microscope miniaturisé et une lentille adaptée, et de fixer l’ensemble ainsi formé sur le crâne de la cible mobile. Cependant, il est difficile de concilier miniaturisation et performance des dispositifs d’acquisition optiques. De plus, une telle solution présente des inconvénients liés à l’autonomie et au poids non négligeable du microscope et de la lentille qui impactent fortement le comportement de la cible mobile.
[0009] Il est également connu d’immobiliser la cible sous un système d’imagerie conventionnel, et de la placer dans un environnement virtuel qui peut être interactif. Une telle solution permet de simuler un comportement naturel de la cible mobile. Cependant, elle est complexe à mettre en oeuvre et elle présente un coût de déploiement très élevé.
[0010] Une autre solution connue consiste à transporter les signaux optiques à partir d’une zone d’intérêt d’une cible mobile jusqu’à un système d’imagerie conventionnel statique, par l’intermédiaire d’une interface flexible constituée d’un ensemble de fibres optiques. Cependant, l’interface fibrée impose des contraintes sur le déplacement de la cible mobile, particulièrement en termes de rotation, limitant ainsi le répertoire comportemental qu’il est possible d’étudier. En outre, les contraintes mécaniques liées aux rotations de la cible mobile peuvent entraîner une détérioration rapide de l’interface qui est constituée de fibres optiques fragiles.
[0011] Il existe ainsi un besoin pour un dispositif et un procédé d’imagerie de cibles mobiles améliorés.
Définition générale de l’invention
[0012] A cet effet, la présente invention fournit un dispositif d’imagerie d’une cible mobile se déplaçant sur un plan de mouvement donné. Le dispositif d’imagerie comprend :
- une première unité agencée sur la cible mobile, la première unité comprenant un module de localisation configuré pour déterminer un ou plusieurs paramètres de mouvement de la cible mobile ; et un module de contact optique configuré pour collecter des signaux optiques générés dans une zone d’intérêt de la cible mobile, le module de contact optique comprenant une extrémité libre en contact avec la zone d’intérêt, une extrémité captive présentant une première forme géométrique plane donnée et une pluralité de fibres optiques connectant les deux extrémités ; une deuxième unité comprenant un module de traitement optique associé à un axe optique et à une zone active présentant une deuxième forme géométrique plane donnée, le module de traitement optique étant configuré pour traiter les signaux optiques collectés ; un module tournant configuré pour faire pivoter l’extrémité captive autour de l’axe optique au moyen d’un moteur prévu dans le dispositif d’imagerie ; et un module de calcul configuré pour déterminer, en fonction des un ou plusieurs paramètres de mouvement, des consignes de commande destinées au moteur.
[0013] Dans un mode de réalisation, le module de traitement optique peut être configuré pour acquérir, pendant des fenêtres temporelles d’acquisition, une pluralité d’images optiques, chacune des images optiques étant représentative d’une pluralité de signaux optiques collectés via la pluralité de fibres optiques et simultanément acquis à partir de la zone d’intérêt.
[0014] Dans un autre mode de réalisation, le module de calcul peut être configuré pour déterminer les consignes de commande de manière à bloquer le pivotement de l’extrémité captive pendant les fenêtres temporelles d’acquisition, selon un angle de pivotement optimal entre la première et la deuxième forme géométrique.
[0015] Avantageusement, l’angle de pivotement optimal peut correspondre à un chevauchement maximal entre la première et la deuxième forme géométrique.
[0016] En variante, le module de calcul peut être configuré pour déterminer, en dehors des fenêtres temporelles d’acquisition, les consignes de commande de manière à compenser la torsion subie par la pluralité de fibres optiques et induite par des mouvements de rotation de la cible mobile.
[0017] Dans un mode de réalisation, le module de calcul peut être configuré pour déterminer les consignes de commande de manière à compenser la torsion subie par la pluralité de fibres optiques et induite par des mouvements de rotation de la cible mobile, pendant et en dehors des fenêtres temporelles d’acquisition.
[0018] Dans un autre mode de réalisation, la deuxième unité peut comprendre en outre un module de sauvegarde configuré pour sauvegarder chacune des images optiques acquises associée à un angle de pivotement correspondant entre la première et la deuxième forme géométrique.
[0019] Avantageusement, le module de traitement optique peut en outre être configuré pour émettre, pendant des fenêtres temporelles d’émission, une pluralité de signaux optiques d’excitation vers la zone d’intérêt. [0020] En variante, la deuxième unité peut comprendre en outre un module de relais comprenant un élément rotatif et un élément statique, le module de relais étant configuré pour recevoir, via une première connexion filaire reliée à l’élément rotatif, les un ou plusieurs paramètres de mouvement à partir du module de localisation, et pour transmettre, via une deuxième connexion filaire reliée à l’élément statique, les un ou plusieurs paramètres de mouvement reçus vers le module de calcul.
[0021]0ptionnellement, la première unité peut comprendre en outre un module de transmission sans fil configuré pour transmettre les un ou plusieurs paramètres de mouvement, et la deuxième unité peut comprendre en outre un module de réception sans fil configuré pour recevoir les un ou plusieurs paramètres de mouvement.
[0022] Dans un mode de réalisation, les uns ou plusieurs paramètres de mouvement peuvent comprendre un angle définissant l’orientation de la cible mobile par rapport à une direction prédéfinie et colinéaire avec le plan de mouvement.
[0023] Dans un autre mode de réalisation, le module de localisation peut comprendre une centrale inertielle comprenant un magnétomètre.
[0024] Il est en outre proposé un procédé d’imagerie d’une cible mobile se déplaçant sur un plan de mouvement donné, mis en oeuvre dans un dispositif d’imagerie comprenant un module de contact optique, le module de contact optique comprenant une extrémité libre en contact avec une zone d’intérêt de la cible mobile, une extrémité captive et une pluralité de fibres optiques connectant les deux extrémités, et un module de traitement optique associé à un axe optique et à une zone active, le procédé comprend les étapes consistant à :
- déterminer un ou plusieurs paramètres de mouvement de la cible mobile ;
- déterminer, en fonction des un ou plusieurs paramètres de mouvement, des consignes de commande destinées à un moteur prévu dans le dispositif d’imagerie de manière à compenser une torsion subie par la pluralité de fibres optiques, au moins en dehors de fenêtres temporelles d’acquisition ;
- faire pivoter l’extrémité captive autour de l’axe optique au moyen du moteur, au moins en dehors des fenêtres temporelles d’acquisition ;
- acquérir, pendant les fenêtres temporelles d’acquisition, une ou plusieurs images optiques. [0025] Avantageusement, l’étape de détermination de consignes de commande peut être mise en oeuvre de manière à bloquer le pivotement de l’extrémité captive autour de l’axe optique, pendant les fenêtres temporelles d’acquisition.
Brève description des figures
[0026] D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit en relation avec les dessins annexés suivants :
[0027] [Fig. 1] représente un dispositif d’imagerie de cibles mobiles, selon un mode de réalisation de l’invention ;
[0028] [Fig. 2] représente un module de contact optique, selon un mode de réalisation de l’invention ;
[0029] [Fig. 3-A]
[0030] et
[0031] [Fig. 3-B] illustrent le pivotement de l’extrémité captive par rapport à la zone active, selon des modes de réalisation de l’invention ;
[0032] [Fig. 4] représente un procédé d’imagerie de cibles mobiles, selon un mode de réalisation de l’invention.
Description détaillée
[0033] La figure 1 représente un dispositif d’imagerie 100 d’une cible mobile 200 se déplaçant sur un plan de mouvement donné, selon un mode de réalisation de l’invention.
[0034] Le dispositif d’imagerie 100 peut être utilisé dans des applications de neurosciences pour étudier le système nerveux d’un sujet. Le sujet peut être tout être vivant. Par exemple, le dispositif d’imagerie 100 peut être utilisé pour étudier les bases neuronales du comportement chez un animal de petite taille (tel qu’une souris, par exemple), lorsque l’animal se comporte librement, c’est-à-dire sans être soumis à aucune contrainte extérieure susceptible d’agir sur son comportement. Le dispositif d’imagerie 100 selon l’invention est avantageusement compatible avec diverses techniques d’imagerie optiques utilisées en neurosciences, telles que par exemple et à titre d’exemples non limitatifs, l’imagerie fibrée à photon/multi-photon, la microscopie confocale, la stimulation optogénétique uniforme ou à motif, etc. Plus généralement, le dispositif d’imagerie 100, selon les modes de réalisation de l’invention, peut être utilisé pour effectuer une imagerie de toute cible mobile 200 dont le comportement ne peut pas être prédit et peut comprendre des mouvements de rotation.
[0035] La cible mobile 200 peut se déplacer sur un plan de mouvement muni d’un repère de mesure dans lequel la position instantanée de la cible mobile 200 peut être définie par deux coordonnées selon le système de coordonnées utilisé, le système de coordonnées pouvant être le système de coordonnées cartésiennes ou le système de coordonnées polaires, par exemple. Le plan de mouvement peut être fixe dans le référentiel terrestre et son orientation dans un tel référentiel peut être préalablement connue avec exactitude. De manière générale, la cible mobile 200 peut évoluer dans un espace d’évolution tridimensionnel (3D) muni d’un repère de mesure dans lequel la position instantanée de la cible mobile 200 peut être repérée par trois coordonnées, les coordonnées cartésiennes, cylindriques ou sphériques pouvant être utilisées.
[0036] La cible mobile 200 peut se déplacer librement sur le plan de mouvement sans être soumise à aucune contrainte extérieure susceptible d’agir sur son comportement. De manière alternative, la cible mobile 200 peut être soumise à des contraintes extérieures qui peuvent consister à modifier les caractéristiques de l’environnement dans lequel la cible mobile 200 évolue. De telles caractéristiques de l’environnement de la cible peuvent comprendre par exemple et à titre d’exemple non limitatif des obstacles physiques, l’intensité et l’orientation du champ électromagnétique, le niveau de luminosité, et/ou les propriétés chimiques. Dans les deux modes de réalisation avec ou sans contraintes, le mouvement de la cible mobile 200, tel que décrit par une trajectoire et une vitesse de déplacement, ne peut pas être prédit et peut être aléatoire, c’est-à-dire que la trajectoire parcourue par la cible 200 peut être quelconque et sa vitesse de déplacement peut varier au cours du temps.
[0037] La cible mobile 200 peut être une souris de laboratoire se déplaçant sur un plan de mouvement donné. Dans ce cas, le dispositif d’imagerie 100 de la figure 1 peut être configuré pour imager une zone d’intérêt de la souris en utilisant une technique d’imagerie optique adaptée. Par exemple, la zone d’intérêt peut être le cortex cérébral de la souris de laboratoire et la technique d’imagerie optique peut être une imagerie par excitation à deux photons qui exploite le processus de la fluorescence pour imager des tissus vivants.
[0038] Le dispositif d’imagerie 100 comprend une première unité 10 agencé de manière rigide sur la cible mobile 200. La première unité 10 comprend un module de localisation 12 configuré pour déterminer un ou plusieurs paramètres de mouvement de la cible mobile 200 tels que la position instantanée de la cible mobile 200 dans le plan de mouvement. De tels paramètres de mouvement peuvent permettre de déterminer avec exactitude et en temps réel la trajectoire et la vitesse de déplacement de la cible mobile 200. Le module de localisation 12 peut ne pas être en contact direct avec la cible mobile 200.
[0039] La première unité 10 comprend en outre un module de contact optique 11 comprenant une pluralité de fibres optiques 110 et deux extrémités : une première extrémité, dite extrémité libre 111 (EL), et une deuxième extrémité, dite extrémité captive 112 (EC), les deux extrémités libre et captive étant connectées via la pluralité de fibres optiques 110. Avantageusement, l’extrémité libre 111 peut être fixée de manière rigide sur une zone d’intérêt de la cible mobile 200. Dans l’exemple d’une cible mobile 200 de type souris de laboratoire, la zone d’intérêt peut être le cortex cérébral de la souris. L’extrémité libre 111 du module de contact optique 11 peut être configurée pour émettre au moyen des fibres optiques 110 utilisées des signaux optiques d’excitation vers la zone d’intérêt, et/ou pour collecter au moyen des fibres optiques 110 utilisées des signaux optiques, c’est-à-dire des photons, générés de manière spontanée ou stimulée dans la zone d’intérêt. En effet, chacune des fibres optiques 110 formant le module de contact optique 11 peut présenter à son extrémité libre 111 un cône d’acceptante (ouverture numérique) définissant les rayons lumineux qui seront guidés, c’est-à-dire transmis, à travers la fibre optique. Dans ce cas, les signaux optiques collectés par l’extrémité libre 111 du module de contact optique 11 sont récupérées au niveau de l’extrémité captive 112 après propagation à travers les fibres optiques 110 utilisées.
[0040] La figure 2 illustre un exemple de module de contact optique 11. Les fibres optiques 110 formant le module de contact optique 11 peuvent être identiques en termes de caractéristiques opto-géométriques et leur nombre peut être choisi en fonction de la résolution des images optiques à acquérir par le dispositif d’imagerie 100 et en fonction de la surface de la zone d’intérêt. Les fibres optiques 110 peuvent être suffisamment longues de manière à permettre à la cible mobile 200 de se déplacer librement sur le plan de mouvement. En outre, les extrémités des fibres optiques 110 peuvent être réparties de manière régulière au niveau de chacune des deux extrémités libre et captive du module de contact optique 11 selon une première forme géométrique plane donnée. La première forme géométrique plane peut être obtenue en connectant les extrémités des fibres optiques 110 extérieures dans l’une des deux extrémités du module de contact optique 11 et peut être rectangulaire, circulaire ou autre. En outre, les deux extrémités libre et captive du module de contact optique 11 peuvent être compactes de manière à conserver la répartition des extrémités des fibres optiques 110 qui doit être la même dans les extrémités libre et captive du module de contact optique 11.
[0041 ] Comme montré sur la figure 1 , le dispositif d’imagerie 100 comprend en outre une deuxième unité 20 séparée de la première unité 10, c’est-à-dire que la deuxième unité 20 n’est pas agencée sur la cible mobile 200 et qu’elle peut être fixe par rapport au plan de mouvement sur lequel la cible mobile 200 se déplace. La deuxième unité
20 comprend un module de traitement optique 21 associé à un axe optique 211 et à une zone active 212 présentant une deuxième forme géométrique plane donnée qui peut être différente de la première forme géométrique plane décrite ci-dessus, l’axe optique 211 étant perpendiculaire à la zone active 212. La zone active 212 correspond par exemple à la zone où sont regroupés les capteurs photographiques qui représentent les éléments photosensibles. Avantageusement, le module de traitement optique 21 peut être disposé en face de l’extrémité captive 112 du module de contact optique 11 de manière à optimiser le couplage optique entre les deux éléments. L’optimisation du couplage optique peut être obtenue en faisant coïncider l’axe optique 211 avec le centre de l’extrémité captive 112 et en disposant de manière parallèle la zone active 212 et l’extrémité captive 112, ce qui crée un chevauchement entre la première et la deuxième forme géométrique plane tout en projetant l’extrémité captive 112 sur la zone active 212. Un tel réglage peut être effectué une seule fois avant la mise en fonctionnement du dispositif d’imagerie 100.
[0042] Dans des modes de réalisation de l’invention, le module de traitement optique
21 peut être configuré pour acquérir, pendant des fenêtres temporelles d’acquisition, une ou plusieurs images optiques, chacune des images optiques étant représentative des signaux optiques simultanément acquis à partir de la zone d’intérêt et parvenant au module de traitement optique 21 au moyen du module de contact optique 11. Par exemple, chaque élément constitutif de l’image optique, chaque pixel par exemple, peut être obtenu par détection d’un signal optique parvenu au moyen d’une parmi les fibres optiques 110 formant le module du contact optique.
[0043] Dans d’autres modes de réalisation de l’invention, le module de traitement optique 21 peut être configuré pour émettre, pendant des fenêtres temporelles d’émission, des signaux optiques d’excitation vers la zone d’intérêt au moyen du module de contact optique 11. Par exemple, deux signaux optiques d’excitation simultanément émis par le module de traitement optique 21 peuvent présenter des caractéristiques identiques ou différentes en termes d’intensité, de longueur d’onde et d’état de polarisation.
[0044] Avantageusement, la deuxième unité 20 comprend un module tournant 22 auquel l’extrémité captive 112 du module de contact optique 11 est fixée de manière à permettre la rotation de l’extrémité captive 112 autour de l’axe optique 211 du module de traitement optique 21. Le module tournant 22 peut être configuré pour pivoter autour de l’axe optique 211 du module de traitement optique 21 au moyen d’un moteur 26 prévu dans le dispositif d’imagerie 100. Par exemple, le module tournant 22 peut avoir la forme d’un cylindre creux ayant comme axe de révolution l’axe optique 211 du module de traitement optique 21. Dans ce cas, les fibres optiques 110 peuvent traverser en hauteur l’intérieur du module tournant 22, et l’extrémité captive 112 peut être placée de manière à venir boucher le module tournant 22. En outre, une courroie 23 et une poulie de transmission 24 peuvent être utilisées pour assurer la transmission du mouvement de rotation du moteur 26 au module tournant 22. Un angle de pivotement peut être défini pour quantifier la rotation de l’extrémité captive 112 par rapport à la zone active 212 du module de traitement optique 21.
[0045] La deuxième unité 20 comprend en outre un module de calcul 25 configuré pour recevoir les paramètres de mouvement de la cible mobile 200 tels que déterminés par le module de localisation 12 agencé sur la cible mobile 200. En outre, le module de calcul 25 est configuré pour déterminer, en fonction des paramètres de mouvement reçus, des consignes de commande destinées au moteur 26 agissant sur la rotation du module tournant 22. Avantageusement, le module de calcul 25 peut être configuré pour déterminer de telles consignes de commande de sorte à réduire la torsion subie par les fibres optiques 110 formant le module de contact optique 11 et induite par les mouvements de rotation de la cible mobile 200. Il est à noter que le niveau de torsion subi par les fibres optiques 110 peut être faible ou fort. Alors qu’un faible niveau de torsion n’impacte ni la qualité des signaux optiques ni le comportement de la cible mobile 200, un fort niveau de torsion impacte le comportement de la cible mobile 200 et dégrade la qualité des signaux optiques et peut endommager les fibres optiques 110. Dans des modes de réalisation de l’invention, le module de calcul 25 peut être configuré pour ne compenser que les hauts niveaux de torsion subis par les fibres optiques 110 utilisées.
[0046] Le module de calcul 25 peut être en outre configuré pour déterminer, à partir des paramètres reçus de mouvement de la cible mobile 200, des valeurs de torsion T. Par exemple et de façon non limitative, les valeurs de torsion déterminées par le module de calcul 25 peuvent être des valeurs d’angle définies pour quantifier une rotation relative de l’extrémité captive 112 par rapport à l’extrémité libre 111. En outre, une rotation relative neutre ou nulle de l’extrémité captive 112 par rapport à l’extrémité libre 111 peut correspondre à une première valeur de torsion T0 pour laquelle les fibres optiques 110 ne subissent sensiblement aucune torsion. La première valeur de torsion T0, encore appelée ‘niveau neutre de torsion’, peut être définie par exemple selon l’équation (1) suivante :
[0047] T0 = 0° (1)
[0048] De même, une rotation relative seuille de l’extrémité captive 112 par rapport à l’extrémité libre 111 peut correspondre à une deuxième valeur de torsion Tseuil pour laquelle les fibres optiques 110 subissnt une torsion seuil Tseuil impactant le comportement de la cible mobile 200 et/ou dégradant la qualité des signaux optiques et/ou endommageant les fibres optiques 110. La deuxième valeur de torsion Tseuil , encore appelée ‘niveau seuil de torsion, peut être définie par exemple selon l’équation (2) suivante :
[0049] Tseuü = TQ + N x 360° (2)
[0050] Dans l’équation (2), la valeur N peut être un nombre entier. Si par exemple N = 1, le niveau seuil de torsion Tseuü correspond à une rotation relative de 360° (i.e. un tour complet) de l’extrémité captive 112 par rapport à l’extrémité libre 111. Par exemple et sans limitation, le nombre N peut être positif ou négatif en fonction du sens de la rotation relative de l’extrémité captive 112 par rapport à l’extrémité libre 111. En outre, le nombre N peut être un entier préréglé dans le module de calcul 25 et/ou une valeur de réglage accessible et modifiable par un utilisateur du dispositif d’imagerie 100.
[0051] Dans des modes de réalisation, le module de calcul 25 peut être configuré pour déterminer la valeur de torsion T, de façon continue ou discrète, en fonction :
- du niveau neutre de torsion T0 (calibré au préalable, par exemple par un utilisateur du dispositif d’imagerie 100),
- des paramètres de mouvement de la cible mobile 200, et
- de données de la rotation de l’extrémité captive 112, par exemple fourni par le module tournant 22 au module de calcul.
[0052] Par ailleurs, le module de calcul 25 peut être configuré pour comparer la valeur de torsion T déterminée à un niveau neutre de torsion Tseuü, de façon continue ou discrète. Dans des modes de réalisation de l’invention, le module de calcul 25 est configuré pour fonctionner selon un premier mode de fonctionnement, dans lequel des consignes de commande destinées au moteur 26 sont déterminées de manière à bloquer, pendant chaque fenêtre temporelle d’acquisition, le pivotement du module tournant 22, c’est-à-dire bloquer le pivotement de l’extrémité captive 112, par rapport à la zone active 212 du module de traitement optique 21. Avantageusement, le blocage du pivotement peut s’effectuer à un angle de pivotement optimal entre l’extrémité captive 112 et la zone active 212 qui maximise leur chevauchement De tels modes de réalisation sont avantageux pour de courtes fenêtres temporelles d’acquisition, typiquement inférieures à une seconde, pendant lesquelles la cible mobile 200 peut rester immobile ou son mouvement engendre un faible niveau de torsion sans conséquences sur la qualité des signaux optiques et sur le comportement de la cible mobile 200. Ainsi, les images optiques acquises pendant une même fenêtre temporelle d’acquisition sont superposables et peuvent être interprétées sans difficulté. En outre, en dehors des fenêtres temporelles d’acquisition, le module de calcul 25 peut être configuré pour déterminer des consignes de commande destinées au moteur 26 de manière à compenser la torsion subie par les fibres optiques 110.
[0053] Dans une variante de ce premier mode de fonctionnement, le module de calcul 25 peut être configuré pour déterminer d’autres consignes additionnelles, encore appelées ‘consignes d’acquisition’. Les consignes d’acquisition peuvent être destinées au module de traitement optique 21 et déterminées de manière à arrêter l’acquisition des images optiques en réponse à une détection par le module de calcul 25 d’une valeur de torsion T supérieure à un niveau seuil de torsion Tseuü. Par exemple et sans limitation, le module de calcul 25 peut être configuré pour déterminer la valeur de torsion T pendant la fenêtre temporelle d’acquisition, puis pour comparer la valeur de torsion T à un niveau seuil de torsion Tseuü. Des consignes d’acquisition peuvent ainsi être générées si une condition relative à la valeur de torsion T et au niveau seuil de torsion Tseuü est satisfaite, en réponse à l’étape de comparaison. La condition peut être définie par exemple par l’équation (3) suivante :
[0054] T ³ Tseuil (3)
[0055] Les consignes d’acquisition peuvent ainsi générer des moments dits ‘moment d’attente’ du module de traitement optique 21 au cours desquels de nouvelles consignes de commande de pivotement destinées au moteur 26 peuvent être déterminées de manière à faire pivoter l’extrémité captive 112 autour de l’axe optique 211 , par rapport à la zone active 212 (par exemple et sans limitations, selon un nombre N de rotations de 360°). En outre, ces nouvelles consignes de commande de pivotement peuvent aussi être déterminées en fonction de l’angle de pivotement optimal entre l’extrémité captive 112 et la zone active 212 qui maximise leur chevauchement.
[0056] Lorsque, les consignes de commande de pivotement sont effectuées, de nouvelles consignes d’acquisition, destinées au module de traitement optique 21, peuvent être déterminées de manière à reprendre l’acquisition des images optiques, le module de calcul 25 fonctionnant alors selon le premier mode de fonctionnement initial. Avantageusement, les moments d’attente peut être définis par des durées courtes (i.e. interruption brève des acquisitions des images optiques) par rapport à la fenêtre temporelle d’acquisition interrompue. Les moments d’attente peuvent dépendre par exemple de la vitesse de pivotement de l’extrémité captive 112 par le moteur 26 et/ou du niveau seuil de torsion Tseuil prédéfini. Les moments d’attente peuvent ainsi être préréglés pour minimiser les durées d’interruption d’acquisitions des images optiques en fonction par exemple des durées des fenêtres temporelles d’acquisition et/ou de la dégradation tolérée de la qualité des signaux optiques. Avantageusement, le premier mode de fonctionnement mis en oeuvre en relation avec une acquisition d’images optiques peut être adapté pour émettre, pendant des fenêtres temporelles d’émission, des signaux optiques d’excitation vers la zone d’intérêt. Dans ce cas, pendant chacune des fenêtres temporelles d’émission, le module de calcul 25 peut être configuré pour bloquer le pivotement de l’extrémité captive 112 par rapport à la zone active 212 du module de traitement optique 21.
[0057] Dans d’autres modes de réalisation de l’invention, le module de calcul 25 est configuré pour fonctionner selon un deuxième mode de fonctionnement, dans lequel des consignes de commande destinées au moteur 26 sont déterminées de manière à compenser la torsion subie par les fibres optiques 110 et induite par les mouvements de rotation de la cible mobile 200, pendant et en dehors des fenêtres temporelles d’acquisition. Dans de tels modes de réalisation, la deuxième unité 20 peut en outre comprendre un module de sauvegarde (non représenté sur la figure 1) configuré pour sauvegarder, de manière temporaire ou permanente, chaque image optique acquise par le module de traitement optique 21 en association avec l’angle de pivotement correspondant entre l’extrémité captive 112 et la zone active 212. Avantageusement, un traitement numérique peut être mis en oeuvre en temps réel ou à posteriori par le module de sauvegarde, par exemple, pour chaque ensemble d’images optiques acquises pendant une même fenêtre temporelle d’acquisition, afin de pivoter chaque image optique en fonction de l’angle de pivotement correspondant de sorte à aligner toutes les images optiques selon un même angle de pivotement. Ceci permet notamment de simplifier l’interprétation des informations contenues dans les images optiques acquises. De tels modes de réalisation sont particulièrement avantageux pour de longues fenêtres temporelles d’acquisition, typiquement supérieures à quelques secondes, pendant lesquelles la cible mobile 200 peut effectuer des mouvements de rotation.
[0058] Dans une variante de ce deuxième mode de fonctionnement, le module de calcul 25 peut être en outre configuré pour déterminer des consignes de commande destinées au moteur 26 de manière à bloquer le pivotement du module tournant 22, pendant l’acquisition de chaque image optique d’une même fenêtre temporelle d’acquisition et/ou pendant l’acquisition d’ensemble images optiques d’une même fenêtre temporelle d’acquisition. En dehors de l’acquisition d’une image optique ou d’un ensemble d’images optiques, la torsion subie par les fibres optiques 110 et induite par les mouvements de rotation de la cible mobile 200 est compensée de façon continue, pendant et en dehors des fenêtres temporelles d’acquisition, selon le deuxième mode de fonctionnement initial. Avantageusement, cette variante du deuxième mode de fonctionnement peut permettre d’anticiper et de corriger a priori les phénomènes de floutage (ou flou de mouvement) relatif à la rotation de l’extrémité captive 112 par rapport à la zone active 212, pendant la durée l’acquisition d’une image optique ou d’un ensemble d’images optiques, améliorant ainsi le traitement numérique résultant, mis en oeuvre en temps réel ou à posteriori par le module de sauvegarde.
[0059] De manière similaire, le deuxième mode de fonctionnement décrit en relation avec une acquisition d’images optiques peut être adapté pour émettre, pendant des fenêtres temporelles d’émission, des signaux optiques d’excitation vers la zone d’intérêt. Dans ce cas, le module de calcul 25 peut être configuré pour déterminer des consignes de commande destinées au moteur 26 de manière à compenser la torsion subie par les fibres optiques 110 et induite par les mouvements de rotation de la cible mobile 200, pendant et en dehors des fenêtres temporelles d’émission. Le module de sauvegarde peut alors être configuré pour sauvegarder l’angle de pivotement selon lequel est simultanément émise chaque pluralité de signaux d’excitation.
[0060] Dans des modes de réalisation de l’invention, le module de traitement optique 21 peut être configuré pour effectuer l’émission de signaux d’excitation et l’acquisition d’images optiques de manière parallèle dans le temps. Dans de tels modes de réalisation, le module de calcul 25 est configuré pour déterminer un mode de fonctionnement parmi le premier et le deuxième mode de fonctionnement en fonction de la durée des fenêtres temporelles d’acquisition et d’émission.
[0061] Dans d’autres modes de réalisation de l’invention, le module de traitement optique 21 peut être configuré pour effectuer l’émission de signaux d’excitation et l’acquisition d’images optiques de manière séquentielle dans le temps. Le module de calcul 25 est alors configuré pour déterminer un mode de fonctionnement pour réaliser l’acquisition d’images optiques ou l’émission de signaux d’excitation selon la durée de la fenêtre temporelle correspondante. En particulier, l’acquisition d’images optiques peut s’effectuer dans un mode de fonctionnement différent de celui de émission de signaux d’excitation.
[0062] Comme représenté sur la figure 1 , la deuxième unité 20 peut comprendre en outre un module de relais 27 de type « bague collectrice » configuré pour acheminer, sous forme de signaux électriques, via une connexion filaire (c’est-à-dire en utilisant de très légers câbles électriques), les paramètres de mouvement déterminés par le module de localisation 12 jusqu’au module de calcul 25. Le module de relais 27 comprend un élément en libre rotation et un élément statique configurés pour échanger de manière fiable des signaux électriques. Dans un tel mode de réalisation, l’élément en libre rotation du module de relais 27 est connecté au module de localisation 12 via une première pluralité de câbles électrique, et l’élément statique du module de relais 27 est connecté au module de calcul 25 via une deuxième pluralité de câbles électriques. Une telle configuration permet de compenser de manière simple la torsion subie par la première pluralité de câbles électriques et induite par les mouvements de rotation de la cible mobile 200. De manière avantageuse, le mouvement de rotation de l’élément en libre rotation du module de relais 27 peut être réalisé par le moteur 26, via une courroie 23 par exemple, de manière similaire au mouvement de rotation du module tournant 22.
[0063] Alternativement, au lieu d’utiliser un module de relais 27 et de câbles électriques, l’acheminement des paramètres de mouvement déterminés par le module de localisation 12 jusqu’au module de calcul 25 peut s’effectuer via une connexion sans fil entre les deux modules. Dans une telle variante de réalisation, la première unité 10 peut comprendre en outre un module de transmission sans fil configuré pour transmettre, sous forme de signaux radiofréquences, les paramètres de mouvement déterminés par le module de localisation 12. La deuxième unité 20 peut comprendre en outre un module de réception sans fil configuré pour recevoir et pour décoder les signaux radiofréquences transportant les paramètres de mouvement. Le module de réception sans fil peut également être configuré pour transmettre les paramètres de mouvement reçus au module de calcul 25. Un tel mode de réalisation présente l’avantage de permettre à la cible mobile 200 de se déplacer avec moins de contraintes, seules des fibres optiques 110 connectant la cible mobile 200 à la deuxième unité 20.
[0064] Dans des modes de réalisation de l’invention, le module de localisation 12 peut être configuré pour déterminer et pour transmettre, via une connexion filaire ou sans fil, les paramètres de mouvement de manière périodique dans le temps, par exemple à chaque seconde. De manière plus générale, la période de temps peut être déterminée en fonction du comportement de la cible mobile 200.
[0065] Dans d’autres modes de réalisation de l’invention, le module de localisation 12 est configuré en outre pour comparer les paramètres de mouvement courants, associés à l’instant courant, avec les paramètres de mouvement antérieurs, associés à l’instant antérieur, et pour ne transmettre les paramètres de mouvement courants que lorsqu’ils sont différents par rapport aux paramètres de mouvement antérieures. Ainsi, le module de localisation 12 est configuré pour ne pas transmettre de paramètres de mouvement lorsque la cible mobile 200 est immobile au cours du temps, ce qui permet de réduire la charge de calcul dans le module de calcul 25.
[0066] Dans un mode de réalisation de l’invention, le module de localisation 12 peut comprendre une centrale inertielle. Avantageusement, la centrale inertielle peut être de type microsystème électromécanique (MEMS) de taille réduite, typiquement inférieure à 1 cm3. De manière générale, une centrale inertielle est capable de déterminer des paramètres de mouvement d’un objet mobile par rapport au point de départ de l’objet mobile. De tels paramètres mouvement comprennent la position instantanée, la vitesse de déplacement et l’orientation (angles de roulis, de tangage et de cap). Pour une cible mobile 200 se déplaçant sur un plan de mouvement ou évoluant dans un espace 3D, le module de localisation 12 peut être configuré pour déterminer et pour transmettre au module de calcul 25 au moins l’angle de roulis qui régit les mouvements de rotation de la cible mobile 200 et qui induit des torsions dans les fibres optiques 110. En variante, le module de localisation 12 peut être configuré pour déterminer et pour transmettre au module de calcul 25 au moins la position instantanée de la cible mobile 200.
[0067] Dans un autre mode de réalisation de l’invention, le module de localisation 12 peut en outre comprendre un magnétomètre intégré dans la centrale inertielle et configuré pour déterminer la direction pointée par la cible mobile 200 dans le référentiel terrestre. La mise en œuvre d’une centrale inertielle comprenant un magnétomètre dans le module de localisation 12 permet de remédier aux erreurs de mesure accumulées dans la centrale inertielle. Optionnellement, le module de localisation 12 peut être configuré pour transmettre, selon des instants d’émission réguliers ou irrégulier dans le temps, au module de calcul 25 des paramètres de mouvement comprenant au moins un paramètre de mouvement déterminés par la centrale inertielle qui peut être l’angle de roulis et/ou la position instantanée, c’est-à- dire que le paramètre de mouvement déterminé par le magnétomètre peut ne pas être transmis à chaque instant d’émission.
[0068] Avantageusement, le module de calcul 25 peut être configuré pour mettre en œuvre un algorithme de fusion de données qui reçoit des paramètres d’entrée comprenant :
- des paramètres de mouvement de la cible mobile 200 tels que fournis par le module de localisation 12 ;
- des paramètres mécaniques et géométriques associés au moteur 26 et au module tournant 22 ;
- des paramètres temporels tels que des fenêtres temporelles de réception et d’émission ; et
- un mode de fonctionnement parmi le premier et le deuxième mode de fonctionnement décrits ci-dessus.
[0069] En outre, le module de calcul 25 peut être configuré pour déterminer des consignes de commande destinées au moteur 26 en fonctions d’un ou de plusieurs paramètres parmi les paramètres d’entrée.
[0070] Optionnellement, la deuxième unité 20 peut en outre comprendre un ou plusieurs modules de fixation 28 configurés pour fixer de manière rigide les autres modules de la deuxième unité 20.
[0071] Les figures 3-A et 3-B illustrent le mouvement de rotation de l’extrémité captive 112 par rapport à la zone active 212 du module de traitement optique 21 , selon deux modes de réalisation de l’invention. En relation avec la figure 3-A, l’espacement entre l’extrémité captive 112 et la zone active 212 du module de traitement optique 21 est optimisé de sorte que le cercle 300 décrit par la rotation de l’extrémité captive 112 soit totalement inclus dans la zone active 212 du module de traitement optique 21. Un tel mode de réalisation permet, par exemple, de détecter les signaux optiques issus de l’extrémité captive 112, et est particulièrement avantageux lorsque le module de calcul 25 fonctionne selon le deuxième mode de fonctionnement décrit ci-dessus.
[0072] En référence à la Figure 3-B, l’espacement entre l’extrémité captive 112 et la zone active 212 du module de traitement optique 21 peut être optimisé en prévoyant au moins un angle de pivotement optimal maximisant le chevauchement entre l’extrémité captive 112 et la zone active 212 du module de contact optique 11. Dans l’exemple de la figure 3-B où la zone active 212 et l’extrémité captive 112 présentent une forme rectangulaire, il existe deux angles de pivotement optimaux (0 degrés et 180 degrés). Ce mode de réalisation permet d’exploiter de manière efficace la zone active 212 du module de traitement optique 21. Un tel mode de réalisation est particulièrement avantageux lorsque le module de calcul 25 est configuré pour fonctionnement selon le premier mode de fonctionnement dans lequel le pivotement de l’extrémité captive 112 est bloqué pendant les fenêtres temporelles d’acquisition ou d’émission.
[0073] Dans une forme de réalisation de l’invention, le module de calcul 25 est configuré pour fonctionner selon le premier mode de fonctionnement. En présence de plusieurs angles de pivotement optimaux permettant un chevauchement maximal entre l’extrémité captive 112 et la zone active 212 du module de traitement optique 21 , le module de calcul 25 peut être configuré pour choisir un angle de pivotement optimal pour effectuer l’acquisition d’images optiques et/ou l’émission de signaux d’excitation, cet angle étant choisi en fonction de la position courante de l’extrémité captive 112. Par exemple, l’angle de pivotement optimal choisi peut être l’angle le plus proche à la position courante de l’extrémité captive 112.
[0074] La figure 4 représente un procédé d’imagerie de cibles mobiles mis en oeuvre par le dispositif d’imagerie 100 décrit en relation avec la figure 1 , selon un mode de réalisation de l’invention.
[0075] A l’étape 401 , un ou plusieurs paramètres de mouvement de la cible mobile 200 sont déterminés, en utilisant un module de localisation 12 comprenant, par exemple, une centrale inertielle intégrant un magnétomètre. De tels paramètres de mouvement peuvent comprendre la position instantanée de la cible mobile 200.
[0076] A l’étape 402, des consignes de commande destinées au moteur 26 régissant le pivotement de l’extrémité captive 112 par rapport à la zone active 212 du module de traitement optique 21 sont déterminées. De telles consignes de commande peuvent être déterminées en fonction de plusieurs paramètres d’entrée comprenant les paramètres de mouvement reçus et des paramètres mécaniques et géométriques associés au moteur 26 et au module tournant 22 auquel l’extrémité captive 112 est attachée. Plus précisément, en dehors des fenêtres temporelles d’acquisition, l’étape 402 peut comprendre la détermination de consignes de commande destinées au moteur 26 de manière à compenser la torsion subie par les fibres optiques 110 et induite par le mouvement de rotation de la cible mobile 200.
[0077] A l’étape 403, le pivotement de l’extrémité captive 112 autour de l’axe optique 211 , c’est-à-dire par rapport à la zone active 212, du module de traitement optique 21 est mis en oeuvre, au moins en dehors des fenêtres temporelles d’acquisition.
[0078] A l’étape 404, une ou plusieurs images optiques sont acquises au moyen du module de traitement optique 21 , pendant les fenêtres temporelles d’acquisition. Optionnellement, l’étape 404 peut comprendre la sauvegarde dans un module de sauvegarde de chacune des images optiques acquises en association avec l’angle de pivotement correspondant entre l’extrémité captive 112 et la zone active 212 du module de traitement optique 21.
[0079] Avantageusement, les étapes 401 à 404 peuvent être réitérées de manière régulière ou irrégulière dans le temps sur une période d’observation qui peut aller de quelques secondes à plusieurs jours.
[0080] Dans des modes de réalisation de l’invention, l’étape 402 décrite ci-dessus peut en outre consister, pendant des fenêtres temporelles d’acquisition, à déterminer des consignes de commande destinées au moteur 26 de manière à bloquer le pivotement de l’extrémité captive 112 par rapport à la zone active 212 du module de traitement optique 21 , selon un angle de pivotement optimal.
[0081] Dans d’autres modes de réalisation de l’invention, l’étape 402 peut consister à déterminer des consignes de commande destinées au moteur 26 de manière à compenser la torsion subie par les fibres optiques 110, similairement pendant et en dehors des fenêtres temporelles d’acquisition.
[0082] Selon certains modes de réalisation de l’invention, l’étape 401 peut comprendre une détermination d’une valeur de torsion T pendant des fenêtres temporelles d’acquisition, et à comparer la valeur de torsion T à un niveau seuil de torsion Tseuü. Par ailleurs, l’étape 402 peut comprendre une détermination des consignes d’acquisition (en fonction de la valeur de valeur de torsion T) destinées au module de traitement optique 21 de manière à arrêter et/ou reprendre l’acquisition des images optiques, pendant des fenêtres temporelles d’acquisition.
[0083] L’homme du métier comprendra que le procédé d’imagerie décrit ci-avant en relation avec l’acquisition d’images optiques peut être utilisé, de manière identique, pour émettre, pendant des fenêtres temporelles d’émission, des signaux optiques d’excitation vers une zone d’intérêt de la cible mobile 200.
[0084] Les modes de réalisation de l’invention fournissent ainsi un dispositif d’imagerie 100 de cibles mobile permettant d’imager une zone d’intérêt d’une cible mobile 200 tout en permettant à la cible mobile 200 de se déplacer librement.
[0085] L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits ci-avant à titre d’exemple non limitatif. Elle englobe toutes les variantes de réalisation qui pourront être envisagées par l'homme du métier.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif d’imagerie (100) d’une cible mobile (200) se déplaçant sur un plan de mouvement donné, caractérisé en ce qu’il comprend :
- une première unité (10) agencée sur ladite cible mobile (200), ladite première unité (10) comprenant : o un module de localisation (12) configuré pour déterminer un ou plusieurs paramètres de mouvement de ladite cible mobile (200), ledit module de localisation (12) comprenant une centrale inertielle comprenant un magnétomètre ; et o un module de contact optique (11) configuré pour émettre et/ou collecter des signaux optiques générés dans une zone d’intérêt de ladite cible mobile (200), ledit module de contact optique (11) comprenant une extrémité libre (111) en contact avec ladite zone d’intérêt, une extrémité captive (112) présentant une première forme géométrique plane donnée et une pluralité de fibres optiques (110) connectant les deux extrémités (111 , 112).
- une deuxième unité (20) fixe par rapport audit plan de mouvement sur lequel la cible mobile 200 se déplace, ladite deuxième unité (20) comprenant : oun module de traitement optique (21) associé à un axe optique (211) et à une zone active (212) présentant une deuxième forme géométrique plane donnée, ledit module de traitement optique (21) étant configuré pour traiter lesdits signaux optiques collectés et pour acquérir, pendant des fenêtres temporelles d’acquisition, une pluralité d’images optiques, chacune desdites images optiques étant représentative d’une pluralité de signaux optiques collectés via ladite pluralité de fibres optiques (110) et simultanément acquis à partir de ladite zone d’intérêt ; oun module tournant (22) configuré pour faire pivoter ladite extrémité captive (112) autour dudit axe optique (211) au moyen d’un moteur (26) prévu dans ledit dispositif d’imagerie (100) ; et oun module de calcul (25) configuré pour déterminer, en fonction desdits un ou plusieurs paramètres de mouvement, des consignes de commande destinées audit moteur (26) de manière à compenser, au moins en dehors desdites fenêtres temporelles d’acquisition, la torsion subie par ladite pluralité de fibres optiques (110) et induite par des mouvements de rotation de ladite cible mobile (200).
2. Dispositif d’imagerie (100) selon la revendication 1 , caractérisé en ce que ledit module de calcul (25) est configuré pour déterminer lesdites consignes de commande de manière à bloquer le pivotement de ladite extrémité captive (112) pendant lesdites fenêtres temporelles d’acquisition, selon un angle de pivotement optimal entre ladite première et ladite deuxième forme géométrique.
3. Dispositif d’imagerie (100) selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit angle de pivotement optimal correspond à un chevauchement maximal entre ladite première et ladite deuxième forme géométrique.
4. Dispositif d’imagerie (100) selon la revendication 1 , caractérisé en ce que ladite deuxième unité (20) comprend en outre un module de sauvegarde configuré pour sauvegarder chacune desdites images optiques acquises associée à un angle de pivotement correspondant entre ladite première et ladite deuxième forme géométrique.
5. Dispositif d’imagerie (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit module de traitement optique (21) est configuré en outre pour émettre, pendant des fenêtres temporelles d’émission, une pluralité de signaux optiques d’excitation vers ladite zone d’intérêt.
6. Dispositif d’imagerie (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite deuxième unité (20) comprend en outre un module de relais (27) comprenant un élément rotatif et un élément statique, ledit module de relais (27) étant configuré pour recevoir, via une première connexion filaire reliée audit élément rotatif, lesdits un ou plusieurs paramètres de mouvement à partir dudit module de localisation (12), et pour transmettre, via une deuxième connexion filaire reliée audit élément statique, lesdits un ou plusieurs paramètres de mouvement reçus vers ledit module de calcul (25).
7. Dispositif d’imagerie (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ladite première unité (10) comprend en outre un module de transmission sans fil configuré pour transmettre lesdits un ou plusieurs paramètres de mouvement, et en ce que ladite deuxième unité (20) comprend en outre un module de réception sans fil configuré pour recevoir lesdits un ou plusieurs paramètres de mouvement.
8. Dispositif d’imagerie (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits un ou plusieurs paramètres de mouvement comprennent un angle définissant l’orientation de ladite cible mobile (200) par rapport à une direction prédéfinie et colinéaire avec ledit plan de mouvement.
9. Procédé d’imagerie d’une cible mobile (200) se déplaçant sur un plan de mouvement donné, mis en oeuvre dans un dispositif d’imagerie (100) comprenant un module de localisation (12) et un module de contact optique (11), ledit module de localisation (12) comprenant une centrale inertielle comprenant un magnétomètre, ledit module de contact optique (11) comprenant une extrémité libre (111) en contact avec une zone d’intérêt de ladite cible mobile (200), une extrémité captive (112) et une pluralité de fibres optiques (110) connectant les deux extrémités, et un module de traitement optique (21) associé à un axe optique (211) et à une zone active (212), le procédé comprenant les étapes consistant à :
- déterminer (401 ) un ou plusieurs paramètres de mouvement de ladite cible mobile (200) ;
- déterminer (402), en fonction desdits un ou plusieurs paramètres de mouvement, des consignes de commande destinées à un moteur (26) prévu dans ledit dispositif d’imagerie (100) de manière à compenser une torsion subie par ladite pluralité de fibres optiques (110), au moins en dehors de fenêtres temporelles d’acquisition ;
- faire pivoter (403) ladite extrémité captive (112) autour dudit axe optique (211 ) au moyen dudit moteur (26), au moins en dehors desdites fenêtres temporelles d’acquisition ; et
- acquérir (404), pendant lesdites fenêtres temporelles d’acquisition, une ou plusieurs images optiques.
10. Procédé d’imagerie selon la revendication 9, caractérisé en ce que ladite étape de détermination (402) de consignes de commande est mise en oeuvre de manière à bloquer le pivotement de ladite extrémité captive (112) autour dudit axe optique (211), pendant lesdites fenêtres temporelles d’acquisition.
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