FR2499738A1 - NON-COHERENT FIBER BEAM FIBROSCOPE - Google Patents

NON-COHERENT FIBER BEAM FIBROSCOPE Download PDF

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Abstract

LE FIBROSCOPE COMPREND UNE SONDE 12 FORMEE D'UN FAISCEAU 14 DE FIBRES 24 JUXTAPOSEES AU HASARD ET S'ETENDANT DEPUIS L'EXTREMITE DISTALE 20 RECEPTRICE D'IMAGES JUSQU'A L'EXTREMITE PROXIMALE 26 EMETTRICE D'IMAGES DE LADITE SONDE 12, LESQUELLES FACES RECEPTRICE 20 ET EMETTRICE 26 ONT UNE CONFIGURATION GEOMETRIQUE DIFFERENTE. IL EST PREVU DES MOYENS RECEPTEURS 28, 30 POUR LA RECEPTION ET LE DECODAGE ELECTRO-OPTIQUE DESDITES IMAGES BROUILLEES OBTENUES, EN VUE DE LEUR AFFICHAGE DE MANIERE RECONNAISSABLE. FABRICATION FACILE ET ECONOMIQUE DE FIBROSCOPES.THE FIBROSCOPE INCLUDES A PROBE 12 SHAPED OF A BEAM 14 OF FIBERS 24 JUXTAPOSED AT RANDOM AND EXTENDING FROM THE DISTAL END 20 IMAGE RECEIVER TO THE PROXIMAL END 26 IMAGE EMITTER OF THE PROBE 12, WHICH RECEIVER 20 AND EMITTER 26 FACES HAVE A DIFFERENT GEOMETRIC CONFIGURATION. RECEIVING MEANS 28, 30 ARE PROVIDED FOR RECEIVING AND ELECTRO-OPTICAL DECODING OF THE SAID SCRAMBLED IMAGES OBTAINED, WITH A VIEW OF THEIR RECOGNITION OF DISPLAY. EASY AND ECONOMICAL MANUFACTURING OF FIBROSCOPES.

Description

La présente invention concerne, d'une manière générale, des dispositifs àThe present invention relates, in general, to devices for

fibres optiques et, plus particulièrement, des perfectionnements aux systèmes de transmission d'images  optical fibers and, more particularly, improvements to image transmission systems

de fibroscopes.fibroscopes.

Les fibroscopes souples contiennent habituellement un  Flexible fibroscopes usually contain a

faisceau de fibres "cohérent" de transport d'images pour trans-  "coherent" fiber beam of image transport for trans-

mettre une image de l'extrémité distale à un. oculaire, un  put an image from the distal end to one. eyepiece, a

appareil photographique, un écran ou un autre moyen de vision-  camera, monitor or other means of vision-

nement. Dans la présente description, l'expression "cohérent"  ment. In this description, the term "consistent"

est utilisée pour indiquer que les extrémités opposées du  is used to indicate that the opposite ends of the

faisceau de fibres ont une configuration géométrique identi-  bundle of fibers have an identical geometric configuration

que, c'est-à-dire qu'il est nécessaire que les milliers de  that is to say that it is necessary that the thousands of

fibres soient précisément alignéesen une configuration iden-  fibers are precisely aligned in an identical configuration

tique aux deux extrémités d'un faisceau cohérent. La fabri-  tick at both ends of a coherent beam. The manufacturer

cation d'un tel faisceau demande des opérations longues et  cation of such a beam requires long operations and

coûteuses et il est nécessaire de sévèrement limiter la lon-  expensive and it is necessary to severely limit the

gueur du faisceau.beam.

Les faisceaux de fibres non cohérents ou distribués au hasard, sont nettement plus faciles à fabriquer, moins coûteux,  The bundles of non-coherent fibers or randomly distributed, are much easier to manufacture, less expensive,

et ils peuvent être produits en grande longueur mais, jusqu'-  and they can be produced in great length but, until

ici,on n'apas considéré qu'ils étaient utilisables dans des systèmes de transmission d'images du fait que la répartition  here, it was not considered that they could be used in image transmission systems because the

aléatoire des fibres (leur brouillage) rend les images trans-  of the fibers (their interference) makes the images trans-

mises non identifiables.unidentifiable bets.

La présente invention a cependant pour but d'utiliser des faisceaux de fibres non cohérents plus faciles et moins coûteux à fabriquer dans des systèmes de transmission d'images  It is, however, an object of the present invention to use noncoherent fiber bundles which are easier and less expensive to manufacture in image transmission systems.

pour fibroscopes.for fibroscopes.

Plus particulièrement, l'invention apporte un système de fibroscope utilisant un faisceau de fibres non cohérent  More particularly, the invention provides a fibroscope system using a non-coherent fiber bundle

en combinaison avec des moyens d'affichage des images trans-  in combination with means for displaying the trans-

mises par le faisceau de manière identifiable (non brouillée).  put by the beam in an identifiable manner (not scrambled).

L'invention a également pour but de transmettre, au moyen  The invention also aims to transmit, by means of

de fibres optiquesdes images reconnaissables sur des distan-  fiber optically recognizable images

ces inhabituelles.these unusual.

D'autres butset avantagesde l'invention ressortiront  Other objects and advantages of the invention will emerge

de la description ci-après.of the description below.

Ces buts et avantages sont obtenus à l'aide d'un système de fibroscope utilisant un faisceau de fibres optiques réparties  These goals and benefits are achieved using a fiberoptic system using a distributed fiber optic bundle

de manière aléatoire comme moyen de transmission de l'image.  randomly as a means of transmitting the image.

Ces faisceaux, qui peuvent être fabriqués en longueur excep-  These bundles, which can be made in exceptionally long

tionnellement importante et à partir de silice fondue aux fins d'obtenir une transmission élevée, sont pourvus de moyens de décodage d'images pour donner un affichage reconnaissable des images transportées, c'est-à-dire que les images transportées par le faisceau vers son extrémité réceptrice sont reconstituées à partir de la confiquiation fixe de la répartition aléatoire  tionally important and from fused silica to achieve high transmission, are provided with image decoding means to provide a recognizable display of the transported images, i.e. the images transported by the beam to its receiving end are reconstructed from the fixed confection of the random distribution

des fibres du faisceau particulier utilisé.  fibers of the particular beam used.

L'invention est décrite en détail ci-après par référence aux dessins annexés dans lesquels  The invention is described in detail hereinafter with reference to the accompanying drawings in which

- la figure 1 illustre schématiquement une forme diexécu-  FIG. 1 schematically illustrates a die form

tion préférée du système selon l'invention;  preferred embodiment of the system according to the invention;

- la figure 2 est une représentation partielle d'une va-  FIG. 2 is a partial representation of a range of

riante du système de la figure 1; - la figure 3 est une-vue partielle similaire d'une autre variante du système de la figure 1; et  the system of Figure 1; FIG. 3 is a similar partial view of another variant of the system of FIG. 1; and

- la figure 4 illustre schématiquement le système de coda-  FIG. 4 schematically illustrates the coding system

ge. Le système 10 de la figure 1 comprend une sonde 12 de fibroscope contenant un faisceau 14 de fibres optiques souples  ge. The system 10 of FIG. 1 comprises a fiberoptic probe 12 containing a bundle 14 of flexible optical fibers.

transporteuses d'images, un guide delumière 16 en fibres opti-  image conveyors, a light guide 16 made of fiber optic

ques couplé avec une source de lumière 17 pour éclairer les ob-  coupled with a light source 17 to illuminate the ob-

jets à observer à l'aide du système 10 et des lentilles d'objec-  observed using the system 10 and objective lenses

tif 18 pour présenter des images des objets à la face réceptri-  tif 18 to present images of objects with a recep-

ce 20 du faisceau 14. Un fourreau souple 22 protège des compo-  20 of the beam 14. A flexible sheath 22 protects the components

sants ci-dessus.above.

Jusqu'à ce point de la description, la sonde 12 est d'un  Until this point of the description, the probe 12 is of a

type classique (à l'exception du faisceau 14) et elle peut ren-  conventional type (with the exception of beam 14) and can

fermer divers canaux additionnels à des fins de biopsie ou d'as-  close various additional channels for biopsy or

piration et/ou des mécanismes de focalisation d'objectif avec ou sans articulations distales. Pour plus de détail à ce sujet, on peut se réferer aux brevets des Etats-Unis no 3 091 235 et 3 913 568 qui donnent des exemples de forme particulière de  aspiration and / or lens focusing mechanisms with or without distal joints. For more details on this subject, reference may be made to United States Patents Nos. 3,091,235 and 3,913,568, which give examples of a particular form of

sondesà fibroscope auxquelles la présente invention est appli-  fibroscope probes to which the present invention is

cables sans y être limitée d'aucune façon.  cables without being limited in any way.

Selon la présente invention, le faisceau 14 transporteur d'images est formé de fibres optiques 24 disposées au hasard  According to the present invention, the image carrier beam 14 is formed of random optical fibers 24 arranged at random

et juxtaposées étroitement au niveau de leursfacesopposéesrécep-  and juxtaposed closely with their opposites

trice et émettrice d'images, respectivement 20 et 26. Ainsi, comme indiqué plus haut, le faisceau 14 est du type "incohérent", et les images qu'il transporte sont émises à la face 26 sous une forme brouillée c'est- à-dire non identifiable, un tel  respectively, 20 and 26. Thus, as indicated above, the beam 14 is of the "incoherent" type, and the images that it carries are transmitted to the face 26 in a scrambled form. to say unidentifiable, such a

faisceau n'étant pas habituellement utilisable dans un systè-  beam is not usually usable in a computer system.

me de fibroscope.me of the fiberscope.

Du fait que les images reçues sur la face 26 sont brouil- lées et habituellement non identifiables, il est prévu des moyens pour décoder la répartition aléatoire des fibres 24 de manière à rendre le faisceau incohérent 14 utilisable comme transmetteur d'images dans le système 10. A cette fin, la face émettrice d'images 26 du faisceau 14 est couplée directement ou optiquement avec un collecteur électronique 28 tel qu'un  Since the images received on the face 26 are scrambled and usually unidentifiable, means are provided for decoding the random distribution of the fibers 24 so as to render the incoherent beam 14 usable as an image transmitter in the system 10. To this end, the image-emitting face 26 of the beam 14 is coupled directly or optically with an electronic collector 28 such that a

tube analyseur d'image classique du type vidicon ou un dispo-  conventional vidicon type image analyzer tube or a device

sitif à transfert de charge (CCD) à partir duquel des signaux  load transfer system (CCD) from which signals

électriques correspondant à la lumière et à l'ombre de l'ima-  corresponding to the light and shade of the image

ge brouillée reçue sont dirigés vers un dispositif de traite-  received scrambled age are directed to a milking device

ment d'images 30. Le dispositif de traitement d'images 30 com-  30. The image processing device 30 is

prend un décodeur 32 à micro-ordinateur et un affichage vidéo 34. Le décodeur 32 ayant en mémoire la configuration d'entrée des fibres à la face 20 du faisceau 14, il lui est possible, à réception des signaux correspondants à la configuration de l'image brouillée reçue du collecteur 28, de décoder l'image brouillée et de la reconstituer sous forme d'un signal qui est envoyé à l'affichage vidéo 34 pour visionnement sur un  takes a microcomputer decoder 32 and a video display 34. The decoder 32 having in memory the input configuration of the fibers to the face 20 of the beam 14, it is possible for it, on receipt of the signals corresponding to the configuration of the the scrambled image received from the collector 28, decoding the scrambled image and reconstructing it as a signal that is sent to the video display 34 for viewing on a

tube à rayonscathodiques(CRT) 36.Cathode ray tube (CRT) 36.

Le faisceau non cohérent 14, bien que constitué de fibres 24 disposées de manière aléatoire, a une configuration fixe qui, une fois décodé-par le décodeur 32, permet l'affichage  The non-coherent beam 14, although consisting of randomly arranged fibers 24, has a fixed configuration which, once decoded by the decoder 32, allows the display

d'images cohérentes identifiables sur le tube à rayons cathodi-  coherent images identifiable on the cathode ray tube

ques36 en utilisant le système 10.using the system 10.

A la figure 1, le collecteur 28 est représenté comme étant couplé optiquement à la face 26 du faisceau 14 au moyen d'une lentille formatrice d'images classique 38 ne nécessitant pas  In FIG. 1, the collector 28 is shown to be optically coupled to the face 26 of the beam 14 by means of a conventional image-forming lens 38 that does not require

de description plus détaillée. En variante, le couplage opti-  more detailed description. Alternatively, the optimal coupling

que direct du collecteur 28 peut être effectué comme le montre la figure 2, c'est-à-dire au moyen d'un évasement des fibres optiques 40. Les évasements convenables sont décrits dans les brevets des Etats-Unis n 2 992 516 et 2 992 587. Le Vidicon  Directly from the manifold 28 may be effected as shown in FIG. 2, i.e. by means of flaring of the optical fibers 40. Suitable flares are described in United States Patent Nos. 2,992,516 and US Pat. 2,992,587. The Vidicon

42 reliant au faisceau 14 peut être réalisé de manière simi-  42 connecting to the beam 14 can be realized in a similar way

laire avec uneffilement44 comme le montre la figure 3.  with difficulty, as shown in Figure 3.

Si l'on se réfère plus particulièrement à la ques-  If one refers more particularly to the question

tion de la mise en mémoire dans le décodeur 32 de la configu-  storage in the decoder 32 of the configuration

ration d'entrée des fibres, on peut employer le système il-  input fiber, the system can be used.

lustré à la figure 4 qui par exemple ne fonctionne qu'une fois par chaque faisceau 14 devant être utilisé. Comme indiqué  lustrated in Figure 4 which for example only works once by each beam 14 to be used. As indicated

précédemment, quelle que soit la distribution au hasard exis-  previously, regardless of the random distribution

tente des fibres pour un faisceau particulier 14, cette dis-  fiber for a particular beam 14, this

tribution est permanente dans le faisceau une fois fabrique,  tribution is permanent in the beam once manufactured,

c'est-à-dire avant son utilisation dans le système de fibros-  that is to say before its use in the system of fibros-

cope.cope.

Comme le montre-la figure 4, le faisceau 14 est couplé au décodeur 32 d'un dispositif de traitement d'images 30 par l'intermédiaire du collecteur 28 et de l'effilement 40a. La  As shown in FIG. 4, the beam 14 is coupled to the decoder 32 of an image processing device 30 via the collector 28 and the taper 40a. The

lentille 38 de la figure 1 peut être utilisée au lieu de l'ef-  lens 38 of FIG. 1 can be used instead of the ef-

filement 40a. Le fait de placer la face réceptrice d'images dans l'alignement du tube analyseur d'images à balayage  thread 40a. Positioning the image-receiving face in alignment with the scanning-image-scanning tube

électronique 46 et de la lentille de transmission 48, d'explo-  46 and transmission lens 48, explo-

rer par une tache unique"objet" la face 20 et d'enregistrer la configuration de sortie de la tache résultante sur la face  place a single "object" spot on face 20 and record the output configuration of the resulting spot on the face

26 dans la "mémoire" du décodeur 32 donne au décodeur la capa-  26 in the "memory" of the decoder 32 gives the decoder the ability to

cité de rétablir l'image brouillée provenant de la répartition  cited to restore the blurred image from the split

aléatoire des fibres dans le faisceau 14.  random fibers in the beam 14.

On doit comprendre que le stockage ci-dessus dans la mé-  It should be understood that the above storage in the

moire de l'image d'entrée brouillée peut également être accom-  of the fuzzy input image can also be accom-

plie en explorant mécaniquement la face 20 du faisceau 14 avec  folds by mechanically exploring the face 20 of the beam 14 with

une tache lumineuse. On ne donnera pas ici les détails du cir-  a bright spot. We will not give here the details of the cir-

cuit électronique et/ou de la structure du dispositif de trai-  electronically and / or the structure of the processing device

tement d'images 30 qui appartiennent à une technologie actuel-  images that belong to a current technology.

lement disponible et qui ne constituent pas en eux-mêmes une partie de la présente invention. Un équipement convenable est  are available and which do not in themselves form part of the present invention. Proper equipment is

disponible dans le commerce auprès de Xycon de Saline, Michi-  commercially available from Xycon de Saline, Michi-

gan Il est bien entendu que la présente invention n'est pas limitée à la forme d'exécution décrite et représentée et que  It is understood that the present invention is not limited to the embodiment described and shown and that

diverses modifications et adaptations peuvent lui être appor-  various modifications and adaptations may be

tées sans sortir du cadre de l'invention.  without departing from the scope of the invention.

Claims (6)

REVENDICATIONS 1- Système de fibroscope comprenant une sonde allongée  1- fibroscope system comprising an elongate probe en fibres optiques (12) ayant une extrémité distale (20) ré-  fiber optics (12) having a distal end (20) ceptrice d'images et une extrémité proximale (26) émettrice  ceptrice of images and a proximal end (26) emitting d'images, caractérisé en ce qu'il comprend -  of images, characterized in that it comprises - - ladite sonde (12) formée d'un faisceau (141 transporteur d'images constitué de fibres (24) juxtaposées au hasard et  said probe (12) formed of a beam (141) of images consisting of fibers (24) juxtaposed at random and s'étendant depuis l'extrémité distale (20) jusqu'à l'extrémi-  extending from the distal end (20) to the end té proximale (26) de ladite scnde (12), les extrémités opposées  proximal tee (26) of said scnde (12), opposite ends desdites fibres (24) ayant respectivement une distribution fi-  said fibers (24) respectively having a final distribution xe due à la répartition aléatoire des fibres, ces extrémités  xe due to the random distribution of fibers, these extremities donnant aux faces réceptrice (20) et émettrice (26 dudit fais-  giving the receiving (20) and transmitting (26 of said ceau (14) des configurationsgéométriques différentes;  (14) different geometric configurations; - des moyens de production d'images optiques recon-  means for producing optical images which are naissables d'objets devant être transportéespar ledit système (10) depuis ladite face réceptrice d'images (20) du faisceau en  objects to be conveyed by said system (10) from said image receiving face (20) of the beam into vue de leur transmission lelong dudit faisceau et de leur emis-  transmission from said beam and their transmission sion de manière brouillée sur la face émettrice (26) ayant une configuration différente; et - des moyens récepteurs (28) (30) pour la réception et le décodage électro-optique desdites images brouillées en vue  interference in the emitter face (26) having a different configuration; and - receiving means (28) (30) for electro-optically receiving and decoding said scrambled images for de leur affichage de manière reconnaissable.  of their display in a recognizable way. 2- Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens récepteurs (28) (30) comprennent un coupleur électro-optique (28) adapté à recevoir les images brouillées depuis ladite extrémité émettrice (26) dudit faisceau (24'  2- System according to claim 1, characterized in that the receiving means (28) (30) comprise an electro-optical coupler (28) adapted to receive the images scrambled from said transmitting end (26) of said beam (24 ' de fibres, ledit coupleur (28) produisant des signaux électri-  of fibers, said coupler (28) producing electrical signals que modulés selon la brouillage desdits images.  than modulated according to the scrambling of said images. 3- Système selon la revendication 2, caractérisé en ce  3. System according to claim 2, characterized in that que ledit coupleur (28) est un dispositif à transfert de char-  said coupler (28) is a charge transfer device ge. 4- Système selon la revendication 3, caractérisé en ce  ge. 4. System according to claim 3, characterized in that que ledit coupleur (28) est formé d'un vidicon.  said coupler (28) is formed of a vidicon. - Système selon la revendication 2, caractérisé en ce  System according to claim 2, characterized in that que lesdits moyens récepteurs (28, (30) comprennent un déco-  said receiving means (28, (30) comprise a deco deur de signaux (32) adapté à recevoir et à décoder lesdits  signal generator (32) adapted to receive and decode said signaux provenant dudit coupleur (28)et un affichage videéo élec-  signals from said coupler (28) and a vacuum display tronique (36) adapté à recevoir les signaux non brouillés pro-  tronic (36) adapted to receive the unscrambled signals venant du décodeur (32).from the decoder (32). 6- Svstème selon la revendication 1, caractérisé en ce  6. System according to claim 1, characterized in that qu'il comprend des moyens de codage qui ne sont utilisés qul'-  it includes coding means which are used only une fois pour coder les différences fixes de configu=at  once to encode the fixed differences of configu = at entre les extrémités opposées des fib-res j-uxtaosées du f7i-  between the opposite ends of the ubiquitous fibres of the ceau transporteur d'images (14).picture conveyor (14). 7- Système selon la revendication 6, caractarisé en ce que lesdits moyens de codage (461 sont formés d'un +tue.-a  7- System according to claim 6, characterized in that said coding means (461 are formed of a + kills.-a lyseur d'images à balayage électronique.  electronic scanning image analyzer. 8- Système selon la revendication 7, caractarisé,n Ce  8- System according to claim 7, characterized, n Ce que ledit tube analyseur d'images est un tube a r s--  that said image analyzer tube is a tube ques. 9- Système selon la revendication 7, caractris.é.en ce  c. 9- System according to claim 7, characterized in that qu' il comnprend un couplage optique dudit tube ana14yseur -- -  that it comprises an optical coupling of said ana14yzer tube - - ges à la face (20) réceptrice d'images du -faisceau '(14'% de  on the face (20) receiving images of the beam (14% of fibres.fibers. - Système selon la revendication 9, caractérisé en óe  System according to claim 9, characterized in that que ledit couplage optilque <48) comprend une lentl.21e,e trans-  that said optic coupling <48) comprises a slowl.21e, e trans- mission d' images.mission of images.
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