DISPOSITIF OPTIQUE DE FORMATION D'IMAGES MULTIPLES
La présente invention a pour objet un dispositif destiné à traiter une image optique de façon à la séparer en deux images coplanaires contiguës ayant le même grossissement.
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à former à partir d'une même image optique deux images de couleur différente sur la cible ou plan image d'un tube-caméra
de télévision.
Dans l'analyse automatisée des échantillons de sang, la mise en oeuvre de techniques de reconnaissance des formes s'est avérée efficace pour distinguer les types adultes normaux des leucocytes du sang périphérique. On peut se reporter à ce sujet à J. W. Bacus, "An Automated Classification of the Peripheral Blood Leukocytes by Means of Digital Image Processing", thèse de doctorat, Université de l'Illinois, 1971, et à I.T. Young, "Automated Leukocyte Recognition", Automated Oeil
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extraire les informations d'images numérisées de frottis sanguins colorés. L'analyse et la reconnaissance de formes par ordinateur rivalisent avec le technicien hématologiste qui effectue
la classification des cellules. L'application finale visée
par la recherche en matière de reconnaissance est l'automatisation du comptage différentiel des leucocytes, tâche manuelle courante, encore que complexe, des laboratoires d'hémotologie hospitaliers.
On prépare l'échantillon de sang en étalant une faible quantité de sang sur une lame ordinaire en verre pour former une mono-couche uniforme de cellules. Après séchage,
on traite le frottis obtenu par un réactif de coloration héma-tologique du type de Romanowsky, lequel colore les érythrocytes en rose et les noyaux des leucocytes en violet. Les régions cytoplasmiques des leucocytes prennent des colorations différentes qui dépendent du type de cellule. Etant donné que l'information de coloration relative à la cellule, de même que la taille et que la forme de celle-ci, est caractéristique de sa classe, un système de classification doit prendre en compte
la couleur pour extraire des informations significatives quant au type des cellules.
Les caméras de télévision en couleurs sont coûteuses et difficiles à modifier en vue d'obtenir des caractéristiques chromatiques spéciales. A la place d'une caméra "couleur", on peut faire appel à un système de télévision monochrome associé à au moins deux filtres colorés. Etant donné que le mélange
de coloration ne présente que deux maxima caractéristiques dans le spectre visible, on peut placer- un filtre optique bleu
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niveaux de 6 _ .3 qui sont représentatives du spectre existant sur la lame colorée. Par exemple, on peut intercaler un filtre bleu dans le trajet optique entre la lame de préparation micro-
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placer le filtre bleu par un filtre jaune et rebalayer l'image obtenue. Cette technique de balayage à séquence d'image présente l'inconvénient de prendre trop de temps. De plus, s'il
y a évolution d'image dans le temps, il se peut que la seconde image soit tant soit peu différente de la première.
C'est pourquoi il est préférable que les deux images colorées soient présentées simultanément au tube-caméra en juxtaposition de sorte qu'elles puissent être balayées en séquence de lignes. Au brevet des Etats-Unis d'Amérique n[deg.] 3 819 913 est décrit un système de ce type dans lequel un unique trajet optique provenant d'un microscope est divisé en un trajet optique double par un système optique comprenant une paire de séparateurs de faisceaux. Etant donné que l'un des trajets est plus long que l'autre, les images réalisées à partir des deux trajets se forment dans deux plans différents. Ainsi, si l'on matérialise sur la cible du détecteur ou tube-caméra l'image correspondant au trajet le plus court, l'image correspondant au trajet le plus long apparaîtra dans un plan situé en avant de la cible, et la résolution du système en pâtira.
Un but de la présente invention est par conséquent d'améliorer la résolution d'un appareil de comptage et de reconnaissance automatisés des cellules sanguines.
Un autre but de la présente invention est de proposer un dispositif optique destiné à dédoubler un ensemble
de rayons optiques et à former au moins deux images coplanaires à partir de celui-ci.
La présente invention a pour objet un dispositif
pour l'analyse de caractéristiques différentes d'une image optique, lequel dispositif comprend des moyens pour la production d'un faisceau lumineux contenant une image et un premier séparateur de faisceau disposé sur le -trajet du faisceau lumineux en vue de transmettre une première partie du faisceau le long d'un premier trajet optique et de réfléchir une seconde partie du faisceau lumineux dans une direction s'écartant de celle
du premier trajet. Des moyens sont prévus pour réfléchir la seconde partie du faisceau lumineux le long d'un second trajet optique qui est parallèle au premier trajet optique. Un_moyen disposé sur l'un au moins des trajets optiques modifie 'une caractéristique de l'image formée le long de ce trajet. Un moyen sensible à la lumière et présentant une surface plane est disposé dans le plan image du premier trajet optique. Un bloc de matière transparente est disposé dans le second trajet optique. Les surfaces du bloc qui sont traversées par la lumière du second trajet optique sont planes et mutuellement parallèles, et l'épaisseur du bloc dans la direction du second trajet est suffisante pour faire venir le plan image du second trajet jusque sur la surface plane du moyen sensible à la lumière.
Le moyen sensible à la lumière peut comprendre par exemple un détecteur propre à convertir des images optiques en signaux électriques, auquel cas peuvent être prévus des moyens d'exploitation sensibles aux signaux électriques.
Conformément à un mode de réalisation ce la présente invention, les moyens d'exploitation comprennent un convertisseur analogique-numérique destiné à former des mots numérisés représentant la densité optique de points sur chaque image apparaissant sur la cible, une mémoire destinée à mémoriser les mots numériques fournis par le convertisseur et un calculateur numérique connecté à la mémoire en vue de traiter les mots numériques qui y sont mémorisés. Ce mode de réalisation de l'invention fonctionne en dispositif automatisé d'identification de cellules sanguines.
Conformément à une variante de réalisation de l'invention, la sortie du détecteur est connectée à un tube cathodique de projection qui recrée les deux images présentes sur la cible du détecteur. Ces deux images reproduites peuvent être recombinées dans un dispositif optique comportant un séparateur de faisceau et un bloc de_déplacement d'image, et être soit visionnées directement, soit projetées. Les moyens de recombinaison d'images précités peuvent être utilisés pour combiner deux images semblables ou dissemblables obtenues par n'importe
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sur l'écran du tube cathodique de projection.
Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description donnée ci-après à titre d'exemple en référence aux dessins annexés, sur lesquels:
- la figure 1 est un schéma d'un dispositif de traitement d'une image optique:
- les figures 2 et 4 sont des schémas représentant des modifications partielles du dispositif de la figure 1;
- la figure 3 représente sous forme de schéma synoptique un type particulier de moyens d'exploitation susceptibles d'être mis en oeuvre en association avec le dispositif de la figure 1 ;
- la figure 5 est un schéma illustrant le déplacement d'un rayon par un bloc de déplacement;
- la figure 6 est un schéma d'une variante de réalisation de la présente invention;
- la figure 7 est un schéma représentant un dispositif de combinaison et de projection d'images;
et
- la figure 8 est une vue éclatée en perspective d'une modification du dispositif de la figure 7. La figure 1 représente la chaîne optique d'un dispositif d'identification et de comptage de leucocytes sur une lame de frottis sanguin 12. La lumière issue de la lampe 13 traverse la lentille 14, se réfléchit sur le miroir de renvoi
15 et traverse le condenseur 16 pour éclairer l'échantillon disposé sur la lame 12. La lumière provenant de la lame 12 traverse l'objectif 17 et tombe sur le diviseur de faisceau
18, lequel réfléchit une partie de la lumière vers le sous-ensemble d'acquisition et de mise au point automatique 19 qui assure le cadrage et la focalisation sur une seule cellule.
Le reste de la lumière est transmis à l'aide d'un miroir 20
à un moyen de définition d'ouverture 21 dont le plan contient une image réelle de l'échantillon porté par la lame 12, fournie par l'objectif 17. L'ouverture 22 transmet une partie de la lumière tombant sur le moyen 21. La lumière transmise traverse une lentille relais 23 pour parvenir à un séparateur de faisceau
30, lequel peut être formé par un prisme 32 à section droite triangulaire et par un prisme 34 à section droite rhomboïdale. Dans un mode de réalisation préférentiel, la surface 33 du prisme 32 est revêtue de façon à former un séparateur de faisceau qui transmet et réfléchit des fractions approximativement égales du faisceau lumineux incident. Le faisceau lumineux réfléchi se réfléchit de nouveau sur la surface 36 du prisme
34. Le séparateur de faisceau 30 et la surface réfléchissante
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par la lumière qui traverse le séparateur 30, ainsi que d'un trajet optique II formé par la lumière réfléchie par le séparateur et par la surface 36- Un bloc 38 en verre noir est disposé contre une face du prisme 32 en vue d'absorber toute lumière indésirable rayonnée vers celle-ci. Les trajets I et II sont respectivement pourvus de filtres 40 et 41 dont l'un laisse passer le bleu et l'autre le jaune. Si l'on faisait appel à
un séparateur de faisceau dichroïque, celui-ci pourrait être agencé de façon à transmettre une longueur d'onde de lumière, par exemple la lumière jaune, et à réfléchir la lumière bleue. Un tel séparateur de faisceau dichroïque permettrait de supprimer les filtres 40 et 41. En position d'interception par rapport aux trajets optiques I et II est disposé un moyen sensible à la lumière qui peut être une pellicule photographique, une cible de tube-caméra ou similaire. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 1, le moyen sensible à la lumière
est un tube-caméra 42 comportant une cible plane 43. La taille de l'ouverture 22 est réglée de façon à éviter un chevauchement des images sur la cible 43.
Si le dispositif était conçu de façon à faire apparaître l'image du trajet I dans le plan de la cible 43, en l'absence de tout moyen de correction, l'image du trajet II apparaîtrait dans un plan qui, tel celui représenté par la ligne en trait mixte 44, serait situé en avant de la cible 43. On peut faire coïncider le plan dans lequel se forme l'image optique du trajet II avec le plan dans lequel se forme l'image optique du trajet I en intercalant dans le trajet II un bloc en matière transparente 46 ayant des faces parallèles planes
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ou grossissement de l'image. On obtient le même effet lorsqu'on fait jouer également à une extrémité du bloc de déplacement
le rôle de la surface du miroir de renvoi, comme illustré
sur la figure 2. Dans ce mode de réalisation, le miroir de renvoi 37 est formé sur une face du bloc de déplacement 47
qui est orientée à 45[deg.] par rapport à la face opposée 51. L'image formée sur la cible 43 reste de grandeur inchangée étant donné que la face 51 est parallèle à la face d'entrée 35 du cube séparateur de faisceau 31 et que ces deux faces sont planes.
Le dispositif de la figure 1 donne lieu au dédoublement d'une image microscopique en deux images adjacentes coplanaires ayant des couleurs à bande étroite différentes. Ces images sont formées côte-à-côte sur la cible 43 du tube-caméra de télévision 42 dont la sortie est reliée à un moyen d'exploitation 52 qui peut être constitué par le dispositif d'identification de cellules sanguines décrit au brevet des Etats-Unis
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vet, le moyen d'exploitation comprend un convertisseur analogique-numérique fournissant des mots numérisés qui sont enregistrés dans une mémoire. Un calculateur numérique relié à la mémoire traite les mots numériques enregistrés dans celle-ci. Ce type de moyen d'exploitation est illustré sous forme de schéma synoptique sur la figure 3 où le signal en provenance du tube-caméra 42 attaque un convertisseur analogique-numérique
201 suivi d'une mémoire 202 et d'un calculateur numérique 203.
Dans le mode de réalisation de l'invention illustré sur la figure 4, un séparateur de faisceau 54 dédouble le faisceau incident en un faisceau de trajet I qui est transmis
à travers le séparateur de faisceau et en un faisceau de trajet
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filtres 58 et 60 sont disposés à distance du séparateur de faisceau 54 et du miroir 56, un bloc de déplacement d'image
62 étant disposé entre le miroir 56 et le filtre 60.
Le schéma de la figure 5 illustre la façon dont le bloc 62 de la figure 4 éloigne le plan image du trajet optique II. La théorie du déplacement d'une image par une lame ou bloc transparent est bien connue; à ce sujet, on peut se reporter par exemple à l'ouvrage de W. J. Smith, Modem Optical Engineering, McGraw-Hill, 1966, pp. 82 à 84. Pour les rayons paraxiaux, la formule simple :
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donne l'épaisseur T que doit avoir un bloc ayant un indice
de réfraction de valeur n pour fournir une distance de déplacement d'image de valeur X.
L'optimisation des distances et des grossissements d'image et la réduction au minimum des aberrations des images sont effectuées dans les meilleures conditions par des programmes de tracé de rayons sur ordinateur qui adaptent les valeurs de paramètres tels que les indices de réfraction, la distance focale des lentilles, les longueurs d'onde de la lumière de chaque trajet, l'épaisseur du bloc et l'épaisseur totale de verre dans chaque trajet.
La figure 6 illustre la façon dont trois images coplanaires ou plus peuvent être formées à partir d'un même faisceau lumineux contenant une image. Des prismes 70, 72 et
74 sont pourvus de couches d'un matériau approprié pour former deux séparateurs de faisceau et un miroir de renvoi, lesquels forment les trois trajets optiques parallèles I, II et III.
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plus haute , r éloigner les plans image respectifs des trajets optiques II et III de sorte que les trajets optiques forment tous des images dans le plan représenté par la ligne en trait mixte 80. La figure 6 montre en outre que les blocs 76 et 78 peuvent être respectivement fixés aux prismes 72 et 74.
Sur la figure 7, la sortie de la caméra de télévision
83 est couplée à un circuit de contrôle 84 qui commande un tube cathodique de projection 86. Deux images en noir et blanc correspondant aux deux images colorées formées sur la cible de la caméra de télévision, sont formées sur l'écran du tube
86. Avec ce dernier coopère un système de projection qui recombine optiquement les deux images vidéo après que celles-ci ont traversé les filtres colorés appropriés. Fondamentalement, le système de recombinaison et de projection des images est l'inverse du système de séparatinn et de formation d'images de la figure 1. Des filtres colorés 88 et 90 sont placés par dessus les images pour obtenir l'équilibrage correct des couleurs dans les trajets optiques I et II. La lumière du trajet I est réfléchie par un miroir 92 et transmise à une lentille de projection
96 à travers un séparateur de faisceau à cube 94.
Le trajet optique II est dirigé sur un bloc de déplacement 98 qui comporte une face parallèle au miroir 92 pour réfléchir la lumière vers le haut et une seconde face parallèle à la surface métallisée du séparateur de faisceau 94 pour diriger la lumière dans le séparateur de faisceau où elle est combinée avec la lumière du trajet I et dirigée sur la lentille 96. La lumière
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projetée sur l'écran 102. La longueur du bloc de déplacement
98 est déterminée par la différence entre les trajets optiques
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des deux images.
Les images fournies par le tube cathodique 36 n'ont
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traitement optique et tube-caméra tel que celui représenté sur la figure 1, et les images du tube 86 n'ont pas besoin d'être identiques. De plus, les deux images superposées peuvent être examinées directement en regardant dans le cube séparateur de faisceau 94.
Un mode de réalisation plus compact de l'invention, destiné à la visualisation directe, est illustré sur la figure
8. Des filtres colorés 104 et 106 sont disposés sur le panneau frontal d'un tube cathodique 108. Un bloc de déplacement 110 est disposé sur le filtre 104, la face 112 du bloc 110 jouant le rôle d'un miroir de renvoi. Un séparateur de faisceau 114 est disposé contre l'extrémité du bloc 110 en laquelle est formé le miroir de renvoi, et la surface du séparateur de faisceau est parallèle à la face 112. Ce mode de réalisation permet à
un observateur de voir l'image en regardant directement dans
le cube séparateur de faisceau.
On n'a décrit et représenté dans le présent mémoire que les modes de réalisation préférentiels de l'invention, et il sera évident, en particulier pour l'homme de l'art, que l'invention peut être réalisée sous d'autres formes et que
ses dispositions peuvent recevoir diverses modifications et variantes sans que l'on sorte pour autant de son cadre. Par exemple, l'invention a été décrite ci-dessus en en considérant l'application particulière à un appareil pour l'identification des globules blancs du sang, mais on peut la mettre en oeuvre pour examiner d'une façon similaire d'autres échantillons biologiques. De plus, on peut faire appel à des sources d'images autres qu'un microscope pour fournir un faisceau lumineux contenant une image au dispositif de pré-traitement optique. De même, au lieu d'avoir recours à des filtres colorés pour modifier l'une au moins des images dans les trajets optiques dédoublés, on peut utiliser d'autres dispositifs optiques tels que des moyens de polarisation de lumière, des moyens variateurs de contraste ou similaires.
REVENDICATIONS
1. Dispositif d'analyse de caractéristiques différentes d'une image optique, à l'aide d'un faisceau lumineux contenant une image, caractérisé en ce qu'il comporte un premier séparateur de faisceau disposé dans le trajet de la lumière pour transmettre une première partie dudit faisceau lumineux
le long d'un premier trajet optique et pour réfléchir une
seconde partie dudit faisceau lumineux dans une direction s'écar-
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lumineux étant réfléchie le long d'un second trajet optique sensiblement parallèle audit premier trajet optique, des moyens disposés dans l'un au moins desdits premier et second trajets optiques pour modifier une caractéristique de l'image formée
le long de ce trajet, des moyens sensibles à la lumière comportant une surface plane disposée dans le plan image dudit premier trajet optique, et un bloc en matière transparente disposé dans ledit second trajet optique, l'épaisseur dudit bloc dans
la direction dudit second trajet étant suffisante pour faire venir le plan image dudit second trajet sur la surface plane dudit moyen sensible à la lumière de telle sorte que les plans image desdits premier et second trajets soient coplanaires,
les surfaces dudit bloc qui sont traversées par ladite lumière étant planes et parallèles.