Quelle est l'épaisseur des endoscopes à fibre optique ? Pourquoi sont-ils si minces ?

Le secret de l’extrême finesse de la fibre optiqueendoscopes réside dans leur composant de transmission d’image : le faisceau d’images.

On peut comprendre cela à travers une simple comparaison : Rigide traditionnelendoscopes : comme un télescope long et mince, avec plusieurs lentilles complexes à l’intérieur. La lumière est réfractée de manière répétée entre ces lentilles. Les lentilles elles-mêmes sont épaisses et nécessitent un alignement et une fixation précis, ce qui rend difficile leur fabrication très fine.

Fibre optiqueendoscopes : leur noyau n'est pas constitué de lentilles, mais d'un faisceau de fibres de verre extrêmement flexibles, plus fines qu'un cheveu humain.

Voyons en détail comment fonctionne la fibre optiqueendoscopes atteindre leur « minceur » :

1. Principe de base : réflexion interne totale et transmission d'images pixélisées

Le faisceau d’images de fibres optiques n’est pas une seule fibre, mais plutôt des dizaines, voire des centaines de milliers de fibres extrêmement fines disposées et regroupées selon un motif régulier.

Structure d'une seule fibre : Chaque fibre est composée de deux parties :

1. Noyau : Un centre en verre à indice de réfraction élevé.

2. Revêtement : Une couche de verre à faible indice de réfraction entourant le noyau.

Principe de fonctionnement : Réflexion interne totale : Lorsque la lumière se déplace du cœur de la fibre jusqu'à l'interface de gaine, en raison de l'indice de réfraction plus élevé du cœur, la lumière est complètement réfléchie dans le cœur. Ainsi, la lumière traverse la fibre comme un « zigzag », subissant d’innombrables réflexions internes totales d’une extrémité à l’autre sans presque aucune perte.

Comment l’image est-elle transmise au sein de la fibre ? – Pixelisation

Des dizaines de milliers de fibres situées à une extrémité du faisceau d’images forment ensemble une surface d’imagerie.

Chaque fibre individuelle ne peut transmettre qu'un seul point de lumière (un pixel dans l'image).

Ces fibres sont disposées selon une correspondance biunivoque et selon un motif régulier aux deux extrémités.

De cette manière, l’image optique formée sur la surface d’imagerie à l’extrémité avant du faisceau d’images est décomposée en dizaines de milliers de points lumineux indépendants.

Chaque point lumineux est transmis indépendamment à l’autre extrémité via la fibre correspondante.

A l’autre extrémité, tous les points lumineux transmis par les fibres sont recombinés pour reconstruire l’image depuis l’avant.

On peut l'imaginer comme un réseau de dizaines de milliers de minuscules « guides de lumière », chacun chargé de transmettre la lumière à partir d'un seul point.

2. Pourquoi cette structure peut-elle être si mince ?

Basé sur les principes ci-dessus, la fibre optiqueendoscopeLes s présentent des avantages significatifs pour obtenir des détails plus fins :

1. Matériau extrêmement fin : Le diamètre d’une seule fibre peut être de l’ordre du micromètre (par exemple 10 µm, soit environ 1/6 du diamètre d’un cheveu humain). Un faisceau contenant des dizaines de milliers de ces fibres peut également avoir un diamètre contrôlé dans la limite de 12 millimètres.

2. Pas besoin d'assemblages de lentilles internes complexes : contrairement aux lentilles rigides traditionnellesendoscopeDans les cas qui nécessitent plusieurs lentilles disposées dans l'espace physique, le faisceau d'images à fibres optiques est simplement un faisceau régulier de fibres. Il guide la lumière dans la fibre selon des principes physiques (réflexion interne totale), plutôt que d'effectuer une imagerie optique dans l'espace libre, économisant ainsi une quantité importante d'espace physique.

3. Haute intégration :

Bundle d’images : Responsable de la transmission des images, c’est le composant principal.

Faisceau guide : autour du faisceau d'images se trouve un autre faisceau indépendant de fibres, spécifiquement chargé de guider la lumière d'une source de lumière externe vers le corps, fournissant ainsi un éclairage à la zone d'observation.

Ces faisceaux de fibres peuvent être intégrés de manière très compacte, puis enveloppés dans une gaine flexible et des mécanismes de contrôle pour former un ensemble complet.endoscope.

Pourquoi est-il nécessaire d'être si bien ?

Plus précisément, la recherche de la « finesse » repose principalement sur les trois points suivants :

S'adapter aux espaces minuscules : dans l'industrie, seulement assez finendoscopeLes s peuvent pénétrer en douceur dans de minuscules canaux de moins de 1 millimètre de diamètre et dans les trous internes des pièces de précision.

Réaliser une réduction des coûts et une amélioration de l'efficacité : lors de l'inspection industrielle, cela évite le démontage et les dommages aux équipements ou aux pièces, ce qui permet d'économiser du temps et des coûts associés au démontage.

Améliorer la flexibilité et l’accessibilité : Fibre optique fine et flexibleendoscopeLes s peuvent se courber et parcourir des chemins complexes et sinueux pour atteindre des zones inaccessibles aux instruments traditionnels.

En résumé, la recherche extrême de la « finesse » entraîne des percées continues dansendoscope technologique, visant à permettre à la vision humaine d’accéder au monde microscopique jusqu’alors inaccessible, qui joue un rôle crucial dans le développement industriel.