FR2809950A1 - Image system for patient with damaged eye includes laser source generating image for transport to retina via optical fibre cable - Google Patents

Abstract

The optical appliance comprises a laser source (1) generating an image from a CCD camera to form image. A cable (9) of optical fibres transports the image to the proximity of the eye, with two lenses to focus the image. A prism (19) is provided to orientate the beam of parallel rays directly on to the retina (20). The optical appliance comprises a laser source emitting a coherent visible light beam which is subject to a scanning system (11,12) for deflecting the light horizontally and vertically on the basis of data received from a store or from a CCD camera to form an image. A cable of optical fibres transports the image to the proximity of the eye, with two lenses, one (8) upstream of the cable to focus the image on to the end (9a) of the optical fibres, and the other lens (17) arranged downstream of the cable to reconstitute a beam of parallel rays. A reflecting mirror or prism (19) is provided to orientate the beam of parallel rays directly on to the retina.

Description

La présente invention concerne le domaine de l'optique et plus particulièrement un dispositif pour transporter une image en lumière cohérente, jusque sur la rétine d'un patient. Dans les cas de dégénérescence rétinienne, provoquee principalement par la rupture de capillaires sanguins dans le fond de l'oeil, ou les cas de cataracte, produite par opacité du cristallin ou de ses membranes, le patient peut souffrir d'une cécité partielle totale. The present invention relates to the field of optics and more particularly to a device for transporting an image in coherent light, to the retina of a patient. In cases of retinal degeneration, caused mainly by the rupture of blood capillaries in the fundus of the eye, or cases of cataracts, produced by opacity of the lens or its membranes, the patient may suffer from partial blindness.

A l'aide ophtalmoscope à modulation optique tel que celui décrit dans le brevet français B-2 773 701 du même titulaire, il est possible d'examiner la rétine d'un patient repérant les zones saines et leur acuité visuelle. Un faisceau de lumière cohérente visible, après avoir été modulé puis dévié horizontalement et verticalement, forme une image qui est projetée sur la rétine en même temps faisceau de lumière cohérente intrarouge permettant d'observer simultanément le fond l'oeil. Using optically modulated ophthalmoscope such as that described in the French patent B-2 773 701 of the same holder, it is possible to examine the retina of a patient identifying the healthy areas and their visual acuity. A beam of coherent visible light, after having been modulated and then deflected horizontally and vertically, forms an image that is projected on the retina at the same time coherent light beam intrarouge allowing to simultaneously observe the bottom of the eye.

Après avoir ainsi déterminé les zones encore saines de rétine l'objectif est maintenant de proposer au patient un moyen d'utiliser ces zones pour voir des objets, ou pour lire. Having thus determined the healthy areas of retina, the goal now is to offer the patient a way to use these areas to see objects, or to read.

La demande de brevet EP-A-0 562 742, abandonnée, décrit un dispositif permettant balayer directement sur la rétine, un faisceau de lumière laser modulée avec des informations vidéo. Le scanner est fixé sur une branche de lunette, à proximité de l'oeil, et balaye le faisceau sur la rétine après réflexion sur le verre de lunette. The patent application EP-A-0 562 742, abandoned, describes a device for scanning directly on the retina, a laser light beam modulated with video information. The scanner is attached to a telescope branch, close to the eye, and scans the beam on the retina after reflection on the spectacle lens.

Un tel montage impose que le système de balayage soit disposé à proximité de l'oeil, la source laser pouvant être distante du scanner. Cependant, même si le scanner est constitué deux cristaux acousto-optiques, son encombrement est gênant pour le patient et inesthétique car il est plus large que la branche de lunette sur laquelle il est fixé. Such an arrangement requires that the scanning system is disposed near the eye, the laser source can be distant from the scanner. However, even if the scanner consists of two acousto-optical crystals, its size is inconvenient for the patient and unsightly because it is wider than the telescope branch to which it is attached.

but de la présente invention est de pallier ces inconvénients en proposant un dispositif qui permette d'éloigner le scanner du visage et de la tête du patient, de le placer exemple, dans une poche de ses vêtements. Ce but est donc de proposer un dispositif permettant de former l'image en dehors de la rétine et de la transporter jusqu'à celle-ci. The object of the present invention is to overcome these drawbacks by proposing a device that allows the scanner to be moved away from the patient's face and head, and placed in a pocket of his clothes. This goal is therefore to provide a device for forming the image outside the retina and transport it to it.

Ce but est atteint selon l'invention avec un dispositif de transport d'image en lumière cohérente pour la projection sur la rétine comportant - une source laser émettant un faisceau de lumière cohérente visible - un système de balayage (par exemple deux cristaux acousto-optiques ou un scanner) pour dévier le faisceau horizontalement et verticalement selon des informations reçues d'une mémoire ou d'une caméra CCD pour former une image, ce dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte également -- un câble de fibres optiques ordonnées servant à transporter image formée jusqu'à proximité de l'oeil, - deux lentilles, l'une disposée en amont dudit câble pour focaliser l'image sur une extrémité des fibres optiques et l'autre disposée en aval dudit câble pour reformer un faisceau de rayons parallèles à l'autre extrémité des fibres optiques, - et au moins un miroir réfléchissant ou un prisme pour diriger le faisceau de rayons parallèles directement sur la rétine. a été déterminé, de manière surprenante, que le câble constitué grand nombre fibres optiques ordonnées permet de véhiculer l'image formée manière inchangée de son extrémité à l'autre (entrée et sortie des fibres), ceci uniquement lorsque l'image est focalisée à l'entrée desdites fibres. This object is achieved according to the invention with a coherent light image transmission device for projection on the retina comprising a laser source emitting a visible coherent light beam and a scanning system (for example two acousto-optical crystals). or a scanner) for deflecting the beam horizontally and vertically according to information received from a memory or CCD camera to form an image, which device is characterized in that it also comprises - an ordered optical fiber cable serving to carry image formed to near the eye, - two lenses, one arranged upstream of said cable to focus the image on one end of the optical fibers and the other disposed downstream of said cable to reform a beam of parallel rays at the other end of the optical fibers, and at least one reflecting mirror or prism for directing the beam of parallel rays directly on the retina. Surprisingly, it has been determined that the cable consisting of a large number of ordered optical fibers makes it possible to convey the image formed unchanged from one end to the other (entry and exit of the fibers), this only when the image is focused on the entry of said fibers.

La section d'entrée de chaque fibre semble alors correspondre à une fraction (point ou pixel) de l'image qu'elle véhicule. The input section of each fiber then seems to correspond to a fraction (point or pixel) of the image that it conveys.

Les fibres optiques utilisées peuvent être de type monomode ou multimode. Elles peuvent être en verre (silice) ou en un matériau minéral de synthèse ou bien en un matériau organique tel que le polycarbonate, ou le polyméthacrylate (par exemple en PMMA : polvméthacrylate de méthyle). The optical fibers used may be of monomode or multimode type. They may be glass (silica) or a synthetic mineral material or an organic material such as polycarbonate, or polymethacrylate (eg PMMA: polymethylmethacrylate).

Ledit câble peut sans difficulté être fixé sur, ou incorporé à une branche de lunettes. Ainsi le système de balayage peut être avantageusement place dans un vêtement du patient, par exemple dans une poche. Said cable can easily be attached to or incorporated into a spectacle arm. Thus the scanning system can be advantageously placed in a patient's clothing, for example in a pocket.

manière préférée, la source laser est une diode laser, de faible encombrement, qui avantageusement un faisceau de lumière visible rouge, par exemple de longueur d'onde voisine de 633 nm. Preferably, the laser source is a laser diode, small in size, which advantageously a red visible light beam, for example of wavelength close to 633 nm.

Ce faisceau de lumière visible est modulé et dévié horizontalement et verticalement par les deux cristaux acousto-optiques ou par un scanner, et l'image modulée et formée après le passage de ces cristaux est constituée de l'image soit d'un ou plusieurs optotypes, ou lettres, mis en mémoire dans l'unité de commande desdits cristaux, soit reproduisant l'image numérisée provenant d'une caméra video. Cette caméra peut par exemple, si elle est de taille très réduite, être placée à proximité de l'avant visage du sujet et capter l'image que ce dernier devrait voir s'il était pas affecté dégénérescence rétinienne ou de cataracte. L'image véhiculée par le câble de fibres optiques ordonnées ensuite dirigée vers et projetée sur la rétine du patient, à l'aide d'au moins un miroir refléchissant ou un prisme. This visible light beam is modulated and deflected horizontally and vertically by the two acousto-optical crystals or by a scanner, and the image modulated and formed after the passage of these crystals consists of the image of one or more optotypes. , or letters, stored in the control unit of said crystals, or reproducing the digitized image from a video camera. This camera can, for example, if it is very small, be placed near the front of the subject's face and capture the image that the latter should see if it was not affected retinal degeneration or cataracts. The image conveyed by the ordered optical fiber cable is then directed to and projected onto the patient's retina, using at least one reflecting mirror or prism.

Par ailleurs, on sait régler sans difficulté et contrôler la puissance d'émission de la source laser. Par contre, la puissance à la sortie du faisceau est inconnue. Or ce faisceau peut être dangereux pour le patient. De plus, lors d'un montage tel que celui proposé la demande EP-A-0 562 742, le faisceau est globalement réduit de l'ordre du centimetre à quelques micromètres ; sa puissance est donc globalement concentrée, et l'on peut craindre qu'elle soit trop intense pour l'oeil du sujet, et même dans les cas extrêmes 'elle puisse endommager sa rétine, la brûler en certains points... Moreover, it is easy to adjust and control the transmission power of the laser source. On the other hand, the output power of the beam is unknown. But this beam can be dangerous for the patient. In addition, during an assembly such as the one proposed in EP-A-0 562 742, the beam is reduced overall of the order of a centimeter to a few micrometers; its power is therefore concentrated globally, and one may fear that it is too intense for the subject's eye, and even in extreme cases it may damage its retina, burn it in certain points.

II peut donc être particulièrement avantageux, dans le dispositif selon la présente invention, de former l'image et de la transporter jusqu'à la rétine sans dommage pour cette derniere, notamment sans la brûler, donc par conséquent de ne transmettre un faisceau puissance qu'inférieur à environ 1 pWatt par point qui est la valeur de puissance ,écurité actuellement admise pour l'oeil. It may therefore be particularly advantageous, in the device according to the present invention, to form the image and transport it to the retina without damaging it, in particular without burning it, and therefore not to transmit a power beam that less than about 1 pWatt per point which is the power value, currently acceptable for the eye.

conséquent, de manière avantageuse, dans le trajet optique de l'image formée savoir après le système de balayage), de préférence en amont dudit câble, c'est-à-dire en tous cas avant d'atteindre la rétine du patient, le faisceau vecteur de l'image est divisé. grâce à une lame dichroique, en deux fractions, première fraction étant réfléchie en direction d'un détecteur et d'un coupe-circuit, et seconde fraction le traversant en direction du câble. Therefore, advantageously, in the optical path of the image formed after the scanning system), preferably upstream of said cable, that is to say in any case before reaching the patient's retina, the vector beam of the image is divided. by means of a dichroic blade, in two fractions, first fraction being reflected towards a detector and a circuit breaker, and second fraction passing therethrough in the direction of the cable.

Ce détecteur est un dispositif de contrôle (visuel, sonore ou tactile) qui permet de vérifier présence ou non d'émission de lumière par la diode laser. Un exemple préféré est un capteur CCD relié à un voltmètre. Il peut être associé à un coupe-circuit, a pour fonction d'interrompre l'émission si l'intensité lumineuse est supérieure à valeur seuil, par exemple pour des raisons de sécurité (danger pour l' ..). This detector is a control device (visual, sound or tactile) that makes it possible to check whether there is light emission by the laser diode. A preferred example is a CCD sensor connected to a voltmeter. It can be associated with a circuit breaker, its function is to interrupt the emission if the light intensity is above threshold value, for example for security reasons (danger for the ..).

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortent de la description qui va suivre se rapportant à une forme de réalisation donnée à titre d'exemple non limitatif et représentée sur les dessins ci-joints dans lesquels - la figure 1 présente le trajet optique du faisceau de projection d'une image sur la rétine selon une première variante du dispositif selon l'invention ; - la figure 1 a montre un grossissement de l'entrée du câble optique - la figure 2 présente le trajet optique selon une seconde variante du dispositif selon l'invention ; - la figure 3 présente un exemple du positionnement du dispositif selon invention sur une branche de lunettes. Other features and advantages of the present invention appear from the following description relating to an embodiment given by way of non-limiting example and shown in the accompanying drawings in which - Figure 1 shows the optical path projection beam of an image on the retina according to a first variant of the device according to the invention; - Figure 1a shows a magnification of the input of the optical cable - Figure 2 shows the optical path according to a second variant of the device according to the invention; - Figure 3 shows an example of the positioning of the device according to the invention on a branch of glasses.

Comme schématisé sur les figures 1 et 2, le dispositif selon l'invention comporte source de lumière cohérente visible, qui est une diode laser collimatée 1 reliée à une alimentation électrique 2 (de préférence batteries). Cette diode 1 un faisceau laser 3 d'une intensité optique de l'ordre du milliwatt et d'une divergence inférieure à 0 mrad. Cette diode laser présente l'avantage d'être d'un encombrement très réduit et consommer peu d'énergie. La lumière émise 3, par exemple de longueur d'onde nm va être utilisée pour former des images sur la rétine 20 du sujet. As schematized in FIGS. 1 and 2, the device according to the invention comprises a visible coherent light source, which is a collimated laser diode 1 connected to a power supply 2 (preferably batteries). This diode 1 a laser beam 3 of an optical intensity of the order of milliwatt and a divergence of less than 0 mrad. This laser diode has the advantage of being of a very small footprint and consume little energy. The emitted light 3, for example of nm wavelength, will be used to form images on the retina of the subject.

Une unité de commande 10 gère le fonctionnement de deux cristaux déflecteurs acousto-optiques <B>11,</B> 12 pilotés respectivement par deux générateurs radiofréquence (RF) 13 et 14. Ces deux cristaux acousto-optiques, de taille réduite, vont à la fois dévier le faisceau laser rouge et moduler son intensité optique en fonction des informations reçues d' mémoire (par exemple optotype) ou provenant d'une caméra CCD (non représentées). A control unit 10 manages the operation of two acousto-optical deflecting crystals <B> 11, </ B> 12 respectively driven by two radiofrequency (RF) generators 13 and 14. These two acousto-optical crystals, of reduced size, go both deflect the red laser beam and modulate its optical intensity based on information received from memory (eg optotype) or from a CCD camera (not shown).

Selon l'exemple représenté à la figure la des optotypes numérisés représentant des lettres peuvent être mis en mémoire. According to the example shown in FIG. 1, digitized optotypes representing letters can be stored.

exemple, chaque lettre peut être formée par la juxtaposition de points (300 x points) correspondant au passage ou non du spot du faisceau laser 3. Dans ce cas, la modulation du premier cristal acousto-optique 11 est une commande tout rien du passage dudit faisceau 3. for example, each letter can be formed by the juxtaposition of points (300 x points) corresponding to the passage or not of the spot of the laser beam 3. In this case, the modulation of the first acousto-optical crystal 11 is a control of nothing of the passage of said beam 3.

Simultanément, ce premier cristal acousto-optique 11 dévie aussi le faisceau laser rouge 3 horizontalement, en un faisceau 4 en réponse à une onde acoustique. second cristal acousto-optique 12 dévie à son tour verticalement le faisceau 4 qui a déja subi la déviation horizontale. Simultaneously, this first acousto-optical crystal 11 also deflects the red laser beam 3 horizontally, into a beam 4 in response to an acoustic wave. second acousto-optical crystal 12 in turn vertically deflects the beam 4 which has already undergone horizontal deflection.

La synchronisation des déviations horizontale et verticale, ainsi que modulation (ici tout ou rien ) du faisceau laser permettent d'obtenir l'image l'optotype, ' va ensuite être envoyée sur la rétine 20. The synchronization of the horizontal and vertical deviations, as well as modulation (here all or nothing) of the laser beam makes it possible to obtain the image of the optotype, will then be sent to the retina 20.

Un aphragme circulaire 5 situé en sortie des cristaux acousto-optiques 11, 2 permet de récupérer que les faisceaux 6 d'ordre 1, c'est-à-dire qu'il arrête faisceaux ordre 0 quand la déflexion n'a pas lieu. A circular aphragm 5 located at the output of the acousto-optical crystals 11, 2 makes it possible to recover the first-order beams 6, that is to say that it stops the 0-order beams when the deflection does not take place.

L'utilisation de cristaux acousto-optiques pour la modulation et la déflexion simultanées permet un balayage rapide et précis du faisceau laser pour former l'image de l'optotype. De plus, ces dispositifs répondent avec une grande fidélité aux commandes électroniques. Un autre avantage lié à leur utilisation est l'absence de pièces mécaniques à aligner ou à entretenir, et leur très faible encombrement. jeu de lentilles 7 et 8 est disposé dans le trajet optique de façon ' focaliser l'image, modulée et formée par les cristaux acousto-optiques, au niveau d'un câble 9 de fibres optiques. (Voir l'image d'un A sur la section agrandie en figure L'angle d'entrée rayons du faisceau doit être inférieur à la valeur k angle de réfraction limite (non respecté sur les schémas illustratifs des figures 1, la et 2). The use of acousto-optic crystals for simultaneous modulation and deflection allows a fast and accurate scanning of the laser beam to form the image of the optotype. In addition, these devices respond with great fidelity to electronic controls. Another advantage of their use is the absence of mechanical parts to align or maintain, and their very small size. A set of lenses 7 and 8 is arranged in the optical path to focus the image, modulated and formed by the acousto-optical crystals, at a fiber optic cable 9. (See the image of an A on the enlarged section in figure. The beam entry angle of the beam must be less than the value of the limit refraction angle k (not respected in the illustrative diagrams of Figures 1, la and 2) .

Ce câble 9 de 3 mm de diamètre environ est constitué de 14 000 fibres optiques monomodes en verre de 4 pm de diamètre chacune. Les fibres sont ordonnées dans le câble. On a ainsi constaté, en lumière cohérente, que l'image entrant dans le cable 9a de fibres optiques semble translatée, puisqu'elle parvient inchangée à l'autre extrémité 9b. This cable 9, approximately 3 mm in diameter, consists of 14,000 monomode glass optical fibers each of 4 μm in diameter. The fibers are ordered in the cable. It has thus been found, in coherent light, that the image entering optical fiber cable 9a seems to be translated, since it reaches the other end 9b unchanged.

image est ensuite projetée sur la rétine 20 du sujet après avoir traversé une lentille 1 destinée à rendre le faisceau parallèle. image is then projected onto the retina 20 of the subject after passing through a lens 1 intended to make the beam parallel.

Selon une variante du dispositif selon l'invention, présentée à la figure 2, une lame dichroïque 15 est disposée dans le trajet optique entre les deux lames 7 et 8 : elle envoie une fraction du faisceau laser rouge vers un détecteur 16 (ici un photomètre) et laisse passer l'autre fraction en direction de la rétine 20. Ce photomètre est relié à un coupe-circuit en cas de surtension. De manière préférée le photomètre possède une alimentation électrique indépendante du circuit (piles par exemple). According to a variant of the device according to the invention, presented in FIG. 2, a dichroic plate 15 is disposed in the optical path between the two plates 7 and 8: it sends a fraction of the red laser beam towards a detector 16 (here a photometer ) and passes the other fraction in the direction of the retina 20. This photometer is connected to a circuit breaker in case of overvoltage. Preferably the photometer has a power supply independent of the circuit (batteries for example).

Avec le dispositif de transport d'image selon l'invention présenté dans l'exemple ci-dessus, l'oeil reçoit une puissance de l'ordre de 2 picoWatt point (ou pixel), valeur très inférieure à la puissance de sécurité admise pour l' est de 1 pWatt point. With the image transport device according to the invention presented in the example above, the eye receives a power of the order of 2 picoWatt point (or pixel), a value much lower than the safety power admitted for the east of 1 pWatt point.

Enfin, la figure 3 montre comment le dispositif selon l'invention peut s'adapter à des lunettes en incorporant le câble optique 9 dans une des branches 21. La diode laser, les cristaux acousto-optiques (11, 12) et leur alimentation électrique (10) peuvent alors être placés à distance du visage du sujet, par exemple dans un boîtier 8) fixé sur ou placé , une poche de son vêtement tel un balladeur utilisé pour ecouter de la musique. ensemble optique (19) (à savoir prisme(s) et/ou miroir(s)) judicieusement placé au niveau de la fixation de la branche de lunette 21 permet de diriger sur la rétine l'image agrandie (par la lentille (17)) sortant du câble 9 de fibres optiques.  Finally, FIG. 3 shows how the device according to the invention can adapt to glasses by incorporating the optical cable 9 into one of the branches 21. The laser diode, the acousto-optical crystals (11, 12) and their power supply (10) can then be placed away from the face of the subject, for example in a housing 8) fixed on or placed, a pocket of his clothing as a ballader used to listen to music. optical assembly (19) (namely prism (s) and / or mirror (s)) judiciously placed at the attachment of the telescope branch 21 allows to direct on the retina the enlarged image (by the lens (17) ) coming out of the cable 9 of optical fibers.

L'exemple présenté ci-dessus est décrit en utilisant une diode émettant une lumière rouge, mais le principe et le fonctionnement sont identiques pour toute diode émettant une lumière dans le spectre visible (exemple bleue, verte, etc.).The example presented above is described using a diode emitting a red light, but the principle and the operation are identical for any diode emitting a light in the visible spectrum (example blue, green, etc.).

Claims (3)

<U>REVENDICATIONS</U><U> CLAIMS </ U> 1. Dispositif de transport d'image en lumière cohérente pour la projection sur la rétine (20) comportant - source laser (1) émettant un faisceau de lumiere cohérente visible, - système de balayage (11, 12) pour dévier le faisceau horizontalement et verticalement selon des informations reçues d'une mémoire ou d'une caméra CCD pour former une image, caractérisé en ce qu'il comporte également - un câble (9) de fibres optiques ordonnées servant à transporter l'image formée jusqu'à proximité de l'oeil, - deux lentilles, l'une (8) disposée en amont dudit câble pour focaliser l'image sur une extrémité (9a) des fibres optiques et l'autre (17) disposée aval dudit câble pour reformer un faisceau de rayons parallèles à autre extrémité des fibres optiques, - au moins un miroir réfléchissant ou un prisme (19) pour diriger le faisceau de rayons parallèles directement sur la retire (20).A coherent light image conveying device for projection on the retina (20) comprising: a laser source (1) emitting a visible coherent light beam; - a scanning system (11, 12) for deflecting the beam horizontally and vertically according to information received from a memory or CCD camera to form an image, characterized in that it also comprises - a cable (9) of ordered optical fibers for transporting the image formed to near the eye, - two lenses, one (8) arranged upstream of said cable to focus the image on one end (9a) of the optical fibers and the other (17) disposed downstream of said cable to reform a ray beam parallel to another end of the optical fibers, - at least one reflecting mirror or prism (19) for directing the beam of parallel rays directly on the withdraw (20). 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce 'une lame dichroïque (15) est disposée dans le trajet optique de l'image formée, en amont du câble (9), de manière à réfléchir une première fraction du faisceau lumineux en direction d'un détecteur (16) et d'un coupe-circuit et en laisser passer une seconde fraction en la dirigeant vers le câble (9).2. Device according to claim 1 characterized in that a dichroic plate (15) is disposed in the optical path of the image formed, upstream of the cable (9), so as to reflect a first fraction of the light beam in the direction of a detector (16) and a circuit breaker and pass a second fraction by directing it to the cable (9). 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que le câble (9) est constitué de fibres optiques en verre, ou en matériau minéral de synthèse. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce le câble est constitué de fibres optiques en matériau organique. _ Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caracterisé en ce que la source laser (1) est une diode laser émettant un faisceau de lumière visible rouge. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il est placé sur ou incorporé à une branche (21) de lunettes.3. Device according to one of claims 1 or 2 characterized in that the cable (9) consists of glass optical fibers, or synthetic mineral material. Device according to one of claims 1 or 2 characterized in that the cable consists of optical fibers of organic material. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the laser source (1) is a laser diode emitting a visible red light beam. 6. Device according to any one of the preceding claims characterized in that it is placed on or incorporated in a branch (21) of glasses.