FR2550343A1 - Acousto-optical scanning densitometer - Google Patents

Abstract

The densitometer has high-speed scanning obtained by the deflection of a laser beam, either by deflectors or by vibrating mirrors. The acousto-optical system enables high scanning speeds to be obtained since it does not include any moving mechanical components. Application to the general field of densitometer and microdensitometer measurements.

Description

La présente invention intéresse le domaine des mesures densitométriques et plus particulièrement, les appareils couramment dénommés " Microdensitometres optiques à balayage
Un cliché radiographique, neutrographique, photographique, etc... traduit l'intensité de rayonnement qu'il a reçu ( rayons X, neutrons, lumière, etc ... ) par une différencie de contraste appelée densité optique ; un " négatif " aura par exemple une densité optique d'autant plus grande ( noir ) que l'intensité de rayonnement qu'il aura reçue sera forte.The present invention concerns the field of densitometric measurements and more particularly, the devices commonly called "optical scanning microdensitometers
A radiographic, neutrographic, photographic image, etc., translates the intensity of radiation it has received (X-rays, neutrons, light, etc.) by a contrast differentiation called optical density; a "negative" will for example have an optical density which will be greater (black) the higher the radiation intensity it will have received.

La " lecture "d 'un cliché donnera donc, en fonction des conditions de prises de vue et de la nature du rayonnement étudié, des informations sur l'état du sujet ou de l'objet radiographié, neutrographié, photographié, etc... . Cette lecture s'effectue :
- soit à l'oeil : l'oeil humain apprécie alors les
variations de contraste mentionnées précédement
( radiographie médicale par exemple
- soit à l'aide d'un densitomètre ou d'un micro
densitomètre : les mesures sont, dans ce cas,
réalisées par un appareil qui donne, pour chaque
région ou point de cliché étudié, la valeur de
la densité optique corresponda-nte.The "reading" of a photograph will therefore give, depending on the shooting conditions and the nature of the radiation studied, information on the state of the subject or object radiographed, neutralized, photographed, etc. . This reading is carried out:
- either to the eye: the human eye then appreciates the
contrast variations previously mentioned
(medical x-ray for example
- either using a densitometer or a microphone
densitometer: the measurements are, in this case,
performed by a device which gives, for each
region or point of view studied, the value of
the optical density corresponded.

Ces appareils comportent préferentiellement
- une source lumineuse dont le rayonnement
traverse ( transmission ) ou est réflé
chi ( reflexion) par le cliché ou la
substance à analyser
- une optique de focalisation
- un ou plusieurs détecteurs ( photomulti
plicateur par exemple
- une mise en forme de la mesure ( visuali
sation sur cadran et aiguille, cran vi
déo, papier, etc...These devices preferably include
- a light source whose radiation
cross (transmission) or is reflected
chi (reflection) by the cliché or the
substance to be analyzed
- focusing optics
- one or more detectors (photomulti
plier for example
- a layout of the measurement (visuali
sation on dial and hand, notch vi
deo, paper, etc ...

Les différences existant entre densitomètre et
microdensitomètre se situent principalement au
niveau de l'optique de focalisation, les dimen
sions de la fenêtre de lecture étant beaucoup
plus petites pour un microdensitomètre.The differences between densitometer and
microdensitometer are mainly located at
level of focusing optics, dimen
reading window sions being a lot
smaller for a microdensitometer.

Ces appareils peuvent de plus être manuels, c'est
à-dire que l'opérateur déplace manuellement le
cliche, au coup par coup, devant la fenêtre de
lecture, ou à balayage ; dans ce cas, le cliché
( ou source lumineuse ) est déplacé dans deux
directions ( X et Y ) par des moteurs et des moyens mécaniques associés ; l'appareil à balaya-
ge délivre alors sur papier ou sur écran, le pro
fil de la densité optique du cliché suivant le balayage erfectué ( X ou Y , ou X et Y ) les les
gestions de commande des moteurs et de mise en
forme de l'information s'effectuent, sur les ap
pareils plus sophistiqués, par ordinateur.These devices can also be manual, it is
that is, the operator manually moves the
cliche, piecemeal, in front of the window
reading, or scanning; in this case, the cliché
(or light source) is moved in two
directions (X and Y) by motors and associated mechanical means; the device to be scanned
ge then delivers on paper or on screen, the pro
wire of the optical density of the photograph following the erected scan (X or Y, or X and Y) the
engine control and start-up management
form of information is carried out on the ap
similar more sophisticated, by computer.

Si ces densitomêtres à balayage offrent nar ranoort à une tant lecture visuelle, des performances accrues/au niveau de la précision de la mesure en densité optique qu'au niveau de la résolution ( dimensions de la fenêtre due lecture de quelques microns carrés ), ils présentent cependant un inconvénient majeur quand le cliché est à inspecter sur la totalité de Sa surface : le temps de balayage est en effet fort long ( plusieurs heures pour un cliché de 30 x 40 centimètres avec les appareils existants ) ; leur utilisation devient de ce fait inadaptée aux cas nécessitant le traitement de clichés de grandes tailles ou en nombre important. Ceci est particulièrement vérifie dans le domaine médical.If these scanning densitometers offer nar ranoort for both visual reading, increased performance / in terms of optical density measurement accuracy than in terms of resolution (dimensions of the reading window of a few square microns), they however have a major drawback when the photograph is to be inspected over its entire surface: the scanning time is indeed very long (several hours for a photograph of 30 x 40 centimeters with existing cameras); their use therefore becomes unsuitable for cases requiring the processing of large photographs or large numbers. This is particularly true in the medical field.

Pour remédier à ce problème, on a propos divers systèmes, comme par exemple la lecture des films par caméra vidéo dans tous les cas, le gain de temps se fait au détriment de la précision( résolution et mesure en densité optique
La présente invention décrit un appareil à balayage ultra rapide de grande précision ; elle consiste à remplacer les dispositifs classiques de balayage mécanique par un système basé sur la déviation du ou des faisceaux électromagnétiques issus de la source ; cette déviation est obtenue soit en faisant varier l'indice de réfraction du dispositif de balayage ou d'un de ses éléments, soit en réalisant un balayage optomécanique à miroirs.To remedy this problem, various systems have been proposed, such as for example the reading of films by video camera in all cases, the saving of time is done at the expense of precision (resolution and measurement in optical density
The present invention describes an ultra fast scanning device of high precision; it consists in replacing the conventional mechanical scanning devices by a system based on the deflection of the electromagnetic beam (s) from the source; this deviation is obtained either by varying the refractive index of the scanning device or of one of its elements, or by performing an optomechanical scanning with mirrors.

L'invention se caractérise, dans le premier cas, par le fait, qu'avec un tel montage, aucune pièce mécanique n'est en mouvement au cours d'un balayage, et dans le second, par la possibilité d'obtenir des angles de déflection importants au détriment, néanmois, de la vitesse d'analyse.The invention is characterized, in the first case, by the fact that with such an assembly, no mechanical part is in motion during a sweep, and in the second, by the possibility of obtaining angles significant deflection to the detriment, however, of the speed of analysis.

La figure 1 schématise le montage de l'appareil. Le faisceau électromagnétique ( 1 ) lumineux par exemple, issu d'une source ( 2 ) , préferentiellement une source laser, est dévié une première fois en X ou en Y par un déflecteur acousto-optique ( 3 ) , puis une deuxième fois, en X ou en Y, par un deuxième
deflecteur acousto-optique ( 4 ). Ce faisceau est ensuite repris par une optique ( 5 ) , préferentiellement une lentille de Fresnel de grandes dimensions, disposée à proximité du cliché ( 6 ) à analyser et qui le dirige sur un détecteur ( 7 préférentiellement une photodiode à avalanche.Figure 1 shows the mounting of the device. The light electromagnetic beam (1) for example, coming from a source (2), preferably a laser source, is deflected a first time in X or in Y by an acousto-optical deflector (3), then a second time, in X or Y, by a second
acousto-optic deflector (4). This beam is then taken up by an optical system (5), preferably a large Fresnel lens, placed near the plate (6) to be analyzed and which directs it onto a detector (7 preferably an avalanche photodiode.

Les déviations du faisceau étant obtenues au niveau des déflecteurs acousto-optiques, par des moyens d'excitations connus en eux-mêmes ( wobulation de signaux électriques par exemple

il suffit, pour restituer l'image du cliché sur un écran en particulier, d'y adresser le signal délivré par le détecteur ( 7 ) en synchronisation avec les signaux envoyés aux déflecteurs ( 3 ) et ( 4
On a schématise sur la figure 2, le montage avec miroirs : le faisceau ( 1 ) issu de la source ( 2 ) est dévie une première fois par un miroir ( 3') , puis une seconde par un miroir ( 4').The deflections of the beam being obtained at the level of the acousto-optical deflectors, by means of excitations known in themselves (wobulation of electrical signals for example

it is sufficient, to restore the image of the photograph on a screen in particular, to send there the signal delivered by the detector (7) in synchronization with the signals sent to the deflectors (3) and (4
Schematically shown in Figure 2, the assembly with mirrors: the beam (1) from the source (2) is deflected first by a mirror (3 '), then a second by a mirror (4').

Une optique ( 5 ) disposée à proximité du film ( 6 ) à analyser reprend le faisceau ( 1 ) et le dirige sur un detecteur ( 7
Il va de soi que les applications indiquées ici à titre d'exemple, ne sont pas limitatives.An optic (5) arranged near the film (6) to be analyzed picks up the beam (1) and directs it onto a detector (7
It goes without saying that the applications indicated here by way of example are not limiting.

Les performances de l'appareil, qui dépendent des caractéristiques du faisceau lumineux, du détecteur, de l'optique de focalisation et des modes de balayage, pourront en particulier être adaptées au type d'utilisation envisagé , on pourra par exemple, disposer sur le chemin optique du faisceau des optiques supplémentaires pour élargir, rétrécir ou modifier le dit faisceau, modifier ou supprimer tout ou partie des balayages X ou Y, adapter les optiques de focalisation et le ou les détecteurs, concevoir l'appareil selon le principe de la mesure par " double faisceau " opérer en transmissIon ( clichés ) ou en réflexion ( sustances diverses ) combiner les montages déflecteur acousto-optique/miroir, utiliser pour les balayages avec miroirs, des miroirs vibrants, oscillants, rotatifs, des tambours de miroirs, des prismes ou autres composants spécialement taillés ou non et pouvant jouer le rôle de miroir.The performance of the device, which depends on the characteristics of the light beam, of the detector, of the focusing optics and of the scanning modes, may in particular be adapted to the type of use envisaged, for example it may be available on the optical path of the beam of additional optics to widen, shrink or modify the said beam, modify or delete all or part of the X or Y scans, adapt the focusing optics and the detector (s), design the device according to the principle of measurement by "double beam" operate in transmissIon (clichés) or in reflection (various sustances) combine the assemblies acousto-optic deflector / mirror, use for the scans with mirrors, vibrating, oscillating, rotary mirrors, mirrors drums, prisms or other components, specially cut or not and which can act as a mirror.

Diverses modifications pourront donc être apportées par l'homme de l'art aux formes d'exécution décrites et repré sentées, sans s'écarter de l'esprit de l'invention. Various modifications may therefore be made by those skilled in the art to the embodiments described and shown, without departing from the spirit of the invention.

Claims (6)

REVENDICATIONS 1 - Appareil de mesure densitométrique à balayage1 - Densitometric scanning device comportant au moins une source électromagnéti comprising at least one electromagnetic source que, une optique de focalisation et un détec that, a focusing optics and a detection teur caractérisé par le fait que le balayage tor characterized by the fact that the scanning est obtenu par la déviation d'un faisceau is obtained by deflecting a beam électromagnétique au moins. electromagnetic at least. 2 - Appareil de mesure selon la revendication 12 - Measuring device according to claim 1 caractérisé par le fait que la déviation du characterized by the fact that the deviation of the faisceau résulte de la modification de l'in beam results from the modification of the in dice de réfraction du dispositif de balayage dice of refraction of the scanning device ou d'un de ses éléments. or one of its elements. 3 - Appareil de mesure selon la revendication 13 - Measuring device according to claim 1 caractérisé par le fait que le dispositif de characterized by the fact that the balayage comporte au moins 1 composant fai scan has at least 1 weak component sant office de miroir 4 - Appareil de mesure selon l'une quelconque des sant office of mirror 4 - Measuring device according to any one of revendications précédentes, caractérisé par le previous claims, characterized by fait que le dispositif de balayage comporte causes the scanner to have au moins un déflecteur acousto-optique. at least one acousto-optical deflector. 5 - Appareil de mesure selon la revendication 4,5 - Measuring device according to claim 4, caractérisé par le fait que le dispositif de characterized by the fact that the balayage comporte 2 déflecteurs acousto-opti sweep has 2 acousto-optic deflectors ques. ques. 6 - Appareil de mesure selon l'une quelconque des6 - Measuring device according to any one of revendications précédentes, caractérisé par previous claims, characterized by le fait que la source électromagnétique est the fact that the electromagnetic source is une source laser 7 - Appareil de mesure selon l'une quelcon a laser source 7 - Measuring device according to any one que des revendications précédentes, carac that of the preceding claims, charac égrisé par le fait que l'optique de foca exhilarated by the fact that foca optics lisation comporte au moins une lentille reading has at least one lens de Fresnel. from Fresnel. 8 - Appareil de mesure selon l'une quelcon8 - Measuring device according to any one que des revendications précédentes, ca than previous claims, ca ractérisé par le fait qu'au moins un characterized by the fact that at least one détecteur est une photodiode à avalanche.  detector is an avalanche photodiode.