FR2681211A1 - Dispositif d'endoscopie couleur. - Google Patents

Abstract

La présente invention est relative à un dispositif d'endoscopie couleur muni de deux sources lumineuses au moins qui ont des spectres d'émission différents. Le dispositif qui comporte au moins un capteur 3 CCD couleur et des moyens 4 de traitements des signaux pré-vidéo délivrés par le capteur CDD, qui comporte au moins un moniteur couleur 5, comporte en outre des moyens de détection de fonctionnement des sources d'éclairement 1, 2, qui peuvent commander des moyens 23 de pondération de niveaux de couleur des signaux délivrés au moniteur. Le domaine technique de l'invention est celui de la fabrication de matériel chirurgical.

Description

Dispositif d'endoscopie couleur.

DESCRIPTION
La présente invention est relative à un dispositif d'endoscopie couleur muni de deux sources lumineuses au moins, qui ont des spectres d'émission différents.

Le domaine technique de l'invention est celui de la fabrication de matériel chirurgical.

On désigne généralement par le terme endoscopie un examen réalisé à l'aide d'un endoscope ou d'un fibroscope, un endoscope étant généralement constitué par un tube rigide muni de lentilles en verre par exemple, un fibroscope étant généralement constitué par un tube souple muni de fibres en verre par exemple, ces deux appareils permettant un examen visuel à distance d'une cavité du corps humain par exemple.

Dans ce type d'examen, on utilise une ou plusieurs sources de lumière qui permettent d'éclairer le champ (d'une cavité ou d'un conduit par exemple) à visualiser ; la lumière générée par la (les) source(s) de lumière est acheminée jusqu'à la cavité (ou site) par l'intermédiaire d'un faisceau de fibres de verre ou d'un câble de cristaux liquides appelé aussi câble de lumière.

Dans les dispositifs connus d'endoscopie couleur, l'extrémité "externe" (extrémité opposée à l'extrémité de l'appareil introduite dans la cavité ou site à examiner) de l'endoscope ou fibroscope, est généralement fixée sur un boîtier comportant un objectif et un capteur vidéo ou CCD (à transfert de charge), de sorte que l'image de la cavité à examiner, qui est transmise par l'endoscope ou les fibres optiques (ou fibre-images) du fibroscope, est focalisée sur ledit capteur CCD, qui délivre des signaux appelés signaux pré-vidéo, à des moyens de traitement de signaux (généralement appelés "caméra" ou "voie de commande"), qui transforment ces signaux de manière à délivrer des signaux vidéo à un moniteur couleur dans le cas d'endoscopie couleur.

Des dispositifs d'endoscopie couleur sont notamment décrits dans le brevet US 4074306 (KAKINUMA) et la demande de brevet EP 172680 (FUGIMORI et al) qui sont relatifs à des dispositifs d'endoscopie couleur comportant une source de lumière devant laquelle sont successivement disposés des filtres rouge, vert et bleu. On connait également par la demande FR 2438999 (WELCH ALLYN) des endoscopes dont le dispositif d'éclairement comporte trois sources séparées de lumière correspondant chacune à une couleur primaire différente.

Dans certaines applications particulières, il est connu d'utiliser dans ces dispositifs d'endoscopie notamment d'endoscopie couleur, deux sources d'éclairement différentes, 1 'une des sources étant une source d'éclairement en continu de la cavité à examiner, l'autre source étant une source d'éclairement stroboscopique, qui est par exemple constituée par une lampe à arc ; ces sources lumineuses sont notamment utilisées pour les examens endoscopiques en oto-rhino-laryngologie (O.R.L.) ou phoniatrie ; la source stroboscopique est essentiellement destinée à permettre une observation stroboscopique de paroi ou élément en mouvement, par exemple des cordes vocales.

La présente invention est plus particulièrement relative à ce type de dispositif d'endoscopie utilisant au moins une source d'éclairement continu et une source stroboscopique, qui ont généralement des spectres de lumière émise très différents, du fait des choix technologiques pour réaliser ces sources lumineuses.

Le problème posé lors de l'utilisation de ces dispositifs d'endoscopie est que lorsque le chirurgien passe fréquemment et rapidement d'un mode d'observation utilisant la source lumineuse d'éclairement permanent à un mode d'observation utilisant la source stroboscopique d'éclairement, le rendu de couleurs observé sur l'image qui se forme sur le moniteur couleur est très différent et provoque une gêne pour le chirurgien observant ces images ; on observe en général que lors de l'utilisation d'une source d'éclairement permanent du type halogène, le rendu de couleurs est marqué par une dominante rouge ou jaune, et lors de l'utilisation d'une lampe à arc, le rendu de couleurs est marqué par une dominante bleutée.

L'objet de la présente invention est de remédier à cet important inconvénient des dispositifs connus d'endoscopie couleur utilisant ces deux types de sources d'éclairement.

L'objet de la présente invention est également de faciliter la manipulation par le chirurgien de l'endoscope, manipulation qui est généralement effectuée par le biais d'un boîtier contenant l'objectif et le capteur CCD placé à l'extrémité de l'endoscope ; en effet, lorsque le chirurgien utilise cet endoscope, il manipule manuellement le boîtier dudit capteur CCD et dudit objectif qui constituent un genre de poignée permettant de manipuler ltendoscope lui-même qui est généralement rigide et de forme adaptée au conduit et/ou à la cavité à examiner ; par ailleurs, le chirurgien doit commander le fonctionnement de l'une ou l'autre des sources lumineuses, et dans le cas d'utilisation stroboscopique, le chirurgien doit généralement manipuler un bouton de commande de fréquence de la lampe stroboscopique lui permettant de faire varier cette fréquence en fonction de la fréquence du mouvement vibratoire de la partie ou élément qu'il examine.

Lorsque le chirurgien souhaite de plus effectuer par exemple un enregistrement audio du son émis par le patient et/ou vidéo des images affichées sur le moniteur, notamment dans les applications de phoniatrie, il ne peut facilement manipuler tous les appareils qui doivent être manipulés simultanément et/ou en concordance, et notamment utiliser un magnétoscope d'enregistrement audio et vidéo.

L'objet de l'invention consiste également à faciliter la manipulation du dispositif d'endoscopie par le chirurgien.

La solution au problème posé consiste à procurer un dispositif d'endoscopie comportant au moins une première source lumineuse d'éclairement, par exemple du type lampe halogène, et au moins une deuxième source d'éclairement stroboscopique, par exemple du type lampe à arc, lesquelles première et deuxième sources d'éclairement ont des spectres d'émissions différents, lequel dispositif comporte en outre au moins un capteur CCD (à transfert de charge) couleur qui peut délivrer des signaux pré-vidéo à des moyens de traitement desdits signaux (généralement appelés caméra) qui peuvent délivrer des signaux vidéo à au moins un moniteur couleur, lequel dispositif comporte des moyens de détection de fonctionnement de l'une au moins desdites première et deuxième sources d'éclairement, lesquels moyens de détection peuvent commander des moyens de pondération de niveaux de couleurs desdits signaux vidéo et/ou desdits signaux délivrés par ledit capteur CCD.

Avantageusement, lesdits moyens de détection de fonctionnement desdites sources d'éclairement commandent une balance de couleurs, aussi appelée balance de blanc, faisant partie desdits moyens de pondération de niveaux de couleurs.

Avantageusement, le dispositif comporte un module détecteur (aussi appelé module pilote) qui comporte un premier moyen de réglage de premiers signaux de consigne de niveaux de couleurs (NRYl, NBY1), adaptés à la pondération de couleurs pour ladite source halogène par exemple, et il comporte un deuxième moyen de réglage de deuxièmes signaux de consigne de niveaux de couleurs (NRY2, NBY2), adaptés à la pondération de couleurs pour une lampe à arc par exemple.

Avantageusement, ce dispositif comporte des moyens manuels de réglage fin desdits signaux de consigne de niveaux de couleurs, qui permettent ainsi à l'utilisateur de modifier le rendu de couleurs pour chaque type desdites sources lumineuses.

Avantageusement, lesdits moyens de détection de fonctionnement desdites sources d'éclairement comportent ledit module détecteur qui reçoit au moins un signal représentant l'intensité absorbée par un boîtier contenant lesdites sources.

Avantageusement, ledit module détecteur comporte au moins un filtre, au moins un comparateur, au moins un monostable de commande d'un module commutateur (inverseur) desdits premiers et deuxièmes signaux de consigne de niveaux de couleurs.

Avantageusement, ledit dispositif comporte en outre un boîtier contenant ledit capteur CCD et un objectif, lequel boîtier est muni d'un microphone, par exemple un microphone à électret, et un moyen (par exemple un bouton) de commande d'enregistrement d'un magnétoscope.

Alternativement, ledit dispositif comporte des moyens de liaison, entre un organe (tel qu'un interrupteur actionné par le chirurgien par l'intermédiaire d'une pédale par exemple) de commande de choix de fonctionnement desdites sources d'éclairement, et lesdits moyens de pondération de niveaux de couleurs desdits signaux délivrés audit moniteur couleur.

Un avantage important procuré par l'invention est de permettre de former immédiatement des images sur ledit moniteur couleur, dont le rendu de couleur est le même, quelle que soit la source lumineuse utilisée.

Les nombreux avantages procurés par l'invention seront mieux compris au travers de la description suivante qui se réfère aux dessins annexés qui illustrent sans aucun caractère limitatif des modes particuliers de réalisation des dispositifs selon l'invention.

La figure 1 montre en vue très schématique les principaux composants d'un dispositif d'endoscopie selon l'invention.

La figure 2 illustre de façon schématique un mode préférentiel de réalisation des moyens de commande des moyens de pondération de niveaux de couleurs selon l'invention.

A la figure 1 on a illustré schématiquement un dispositif d'endoscopie qui comporte un dispositif 22 d'éclairage, un endoscope 8, et un moniteur vidéo couleur 5 sur lequel sont visualisées des images de la cavité à examiner (non représentée).

Ledit dispositif d'éclairement 22 comporte au moins une première source d'éclairement i dite source d'éclairement continu qui peut être par exemple une lampe à halogène, qui est alimentée par des premiers moyens d'alimentation 15, et le dispositif 22 comporte une deuxième source d'éclairement ou source stroboscopique 2, qui est alimentée par de deuxièmes moyens d'alimentation 16.

Le choix du fonctionnement de l'une ou l'autre desdites sources d'éclairement 1, 2, peut par exemple s'effectuer grâce au mouvement selon la flèche F d'une pédale 18 reliée par des moyens de liaison 18a audit dispositif 22, de manière à commander la position d'un sélecteur ou inverseur 17 qui permet d'alimenter, dans une première position, ladite première source d'éclairement i et qui permet d'alimenter, dans une deuxième position (qui est celle représentée sur la figure i), ladite deuxième source d'éclairement 2, grâce à une tension d'alimentation délivrée par une source (non représentée), sur des bornes d'alimentation 35 dudit dispositif 22.

Lesdites sources 1 ou 2 émettent une lumière, dont les spectres sont sensiblement très différents du fait de la technologie des lampes utilisées, pour la lampe à éclairement continu d'une part et la lampe stroboscopique d'autre part, laquelle lumière est dirigée par des moyens non représentés vers une sortie dudit dispositif 22, d'où la lumière est acheminée vers l'endoscope par un câble de lumière 10.

Ledit endoscope comporte de façon connue au moins une fibre de lumière 9 acheminant vers l'extrémité 8a de l'endoscope qui sera positionnée dans la cavité ou le conduit à examiner, la lumière transmise par ledit câble de lumière 10 ; ledit endoscope 8 comporte également un faisceau-image 11, ou empilement de lentilles, qui retransmet à l'extrémité 8b de l'endoscope les rayons lumineux réfléchis par la cavité éclairée par ladite lumière émise par ltune ou l'autre desdites sources d'éclairement.

Ledit endoscope qui est monté par ladite extrémité 8b sur un boîtier 6 comportant un objectif 7 et un capteur CCD 3, permet la focalisation des rayons lumineux du faisceau-image réfléchi par ladite cavité, par l'intermédiaire dudit objectif 7, dans le plan dudit capteur CCD, lequel capteur CCD peut émettre des signaux appelés signaux pré-vidéo, sous le contrôle de moyens prévus dans des moyens 4 de traitement de signaux, notamment une horloge.

Lesdits moyens 4 de traitement de signaux utilisent les signaux pré-vidéo délivrés par ledit capteur CCD pour constituer des signaux normalisés rouge, vert, bleu ou normalisés selon d'autres formats (normes PAL, ...) qui peuvent être délivrés audit moniteur couleur 5 afin de former ladite image couleur de ladite cavité examinée.

On voit que, selon l'invention, sont prévus des moyens de détection du fonctionnement desdites sources d'éclairement 1 et 2, lesquels moyens de détection peuvent commander des moyens 23 de pondération de niveaux de couleurs, lesquels moyens 23 sont prévus dans lesdits moyens 4 de traitement de signaux.

Avantageusement, dans un mode préférentiel de réalisation illustré à la figure 1, un transformateur 20 est prévu sur une des phases des moyens d'alimentation du dispositif 22 comportant lesdites sources lumineuses, lequel transformateur 20 a un circuit primaire branché en série avec l'appareil, et un circuit secondaire qui peut délivrer des signaux 21 représentatifs de l'intensité absorbée par ledit dispositif 22.

Lesdits signaux 21 de courant sont transmis à un module détecteur 19 (ou module pilote) qui peut par des moyens de liaison 19a commander lesdits moyens 23 de pondération de niveaux de couleurs.

Dans un autre mode de réalisation qui a été représenté en pointillés sur les figures 1 et 2 (mais qui fait double emploi avec le système décrit ci-dessus), un interrupteur 171 peut suivre les signaux de commande dudit interrupteur ou commutateur 17, de manière à délivrer par des moyens de liaison 32, audit module 19, une information représentative du fonctionnement de l'une ou l'autre source d'éclairement 1 et 2, ledit interrupteur 171 étant commandé de manière sensiblement synchrone avec ledit interrupteur 17, par lesdits signaux de commande issus de ladite pédale 18 manoeuvrée par le chirurgien ; on peut ainsi (par référence à la figure 2) commander directement des moyens 25 de commutation de signaux de consigne de niveau de couleur.

On voit également sur cette figure que dans un mode préférentiel de réalisation de l'invention, afin de faciliter la manipulation par un chirurgien du dispositif d'endoscopie, ont été regroupés sur ledit boîtier 6, un microphone (par exemple à électret) 12 qui est relié par des moyens de liaison 12a à un magnétoscope 14, de même qu'est prévu sur ledit boîtier 6 un bouton 13 de commande de marche et/ou d'arrêt de l'enregistrement par ledit magnétoscope des signaux issus dudit microphone et de la caméra (ou moyens de traitement de signaux), lequel bouton 13 est relié audit magnétoscope par des moyens de liaison 13a, qui peuvent dans certains modes de réalisation transiter par lesdits moyens de traitement de signaux 4.

Ledit magnétoscope peut ainsi enregistrer les signaux vidéo délivrés par lesdits moyens de traitement 4 audit moniteur grâce à des moyens de liaison 14lys
Par référence à la figure 2, on voit que dans un mode préférentiel de réalisation des moyens de commande des moyens de pondération de couleurs, ledit signal 21 représentatif de l'intensité absorbée par lesdites sources, est transmis à un filtre 29 qui délivre lui-même un signal à un comparateur 30 et dont la sortie est reliée à l'entrée d'un monostable 31 de commande de moyens 25 de commutation.

On a représenté sur la figure 2, une manière habituelle de réaliser lesdits moyens de traitement de signaux 4 qui comportent une horloge 28, un démultiplexeur 26, une balance 24 de couleur (faisant partie desdits moyens 23 de pondération par référence à la figure 1) et un codeur 27 ; des signaux pré-vidéo PV sont délivrés par ledit capteur CCD 3 en réponse à des signaux de ladite horloge 28, lesquels signaux pré-vidéo PV sont délivrés à un démultiplexeur 26 qui est relié à un codeur 27 d'une part et à un circuit 24 de pondération des niveaux de couleurs qui est habituellement désigné par les termes de "balance de blanc" ou "balance de couleurs".

A cet effet, ledit démultiplexeur 26 transmet audit circuit 24 des signaux RYIN et des signaux BYIN qui sont représentatifs de la partie desdits signaux pré-vidéo correspondants respectivement à des signaux "rouge - luminance" et "bleu - luminance", et transmet à un module 36 des signaux vidéo démultiplexés.

En fonction de ces signaux1 ledit circuit de balance généralement doté d'un microprocesseur, calcule en fonction d'informations préalablement enregistrées, des valeurs GBY et GRY de gain (ou pondération) à donner à chacun de ces signaux, lesquelles pondérations sont effectuées par un module amplificateur 36 (aussi appelé circuit de matricage) de manière à fournir des signaux RY, BY et Y correspondant respectivement à des signaux de rouge1 bleu et luminance, à un codeur 27 qui selon le type de moniteur utilisé, recombine ces signaux pour délivrer des signaux normalisés audit moniteur couleur 5.

Ledit circuit de balance de couleurs comporte de façon connue des entrées "manuelles" 241, 242 et "automatiques" 243, 244 qui permettent de forcer ou modifier son mode automatique de fonctionnement, et donc de pondération et de calcul desdits signaux GBY et GRY qu'il délivre audit module amplificateur 36.

Selon un mode préférentiel de réalisation de l'invention, les bornes de sortie dudit commutateur 25 sont connectées aux bornes d'entrées 241 et 242 de modification en mode manuel dudit fonctionnement dudit circuit de pondération 24, de sorte que les signaux NRY et NBY présents à la sortie dudit commutateur 25, sont utilisés par ledit circuit de balance 24 pour calculer lesdits signaux
GBY et GRY, et ceci en permanence et très rapidement, de façon à adapter instantanément le rendu de couleur de l'image affichée sur ledit moniteur, à chaque changement de type de source de lumière utilisée.

Lesdits signaux NRY et NBY délivrés par ledit commutateur 251 dudit circuit 25 de commutation, correspondent respectivement selon la position dudit commutateur 251, soit à un signal NRY1, soit à un signal NRY2, délivrés respectivement par des moyens de réglage 331 et 332. et respectivement à des signaux NBY1 et NBY2 délivrés respectivement par lesdits moyens de réglage et correspondants à des niveaux de gain pour les signaux "rouge" et "bleu".

Avantageusement, lesdits signaux NRY1, NBY1, NRY2, NBY2 sont des tensions continues sensiblement constantes qui sont prédéterminées en usine en fonction de caractéristiques des spectres d'éclairement desdites sources lumineuses (repères 1 et 2 de la figure 1), et sont respectivement attribuées et enregistrées (ou réglées) dans lesdits moyens de réglages 331 et 332.

Avantageusement, des moyens de réglage manuel 341 et 342 sont respectivement prévus qui peuvent faire varier les niveaux de référence (desdites tensions continues NRYI, NBY1, NRY2, NBY2) délivrés par lesdits moyens de réglage 331 et 332. lesquels moyens de réglage manuel 34i et 342 peuvent être commandés par l'opérateur ou le chirurgien, de manière à affiner le réglage desdits niveaux de consigne de couleurs, en fonction par exemple du vieillissement desdites sources d'éclairement et de la modification corrélative de leur spectre de lumière émise.

Claims (8)

REVENDICATIONS

1. Dispositif d'endoscopie comportant au moins une première source (1) d'éclairement et au moins une deuxième source (2) d'éclairement, lesquelles première et deuxième sources d'éclairement ont des spectres d'émission différents, lequel dispositif comporte en outre au moins un capteur (3) CCD couleur qui peut délivrer des signaux à des moyens (4) de traitement desdits signaux qui peuvent délivrer des signaux vidéo à au moins un moniteur couleur (5) caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de détection de fonctionnement de l'une au moins desdites première et deuxième sources d'éclairement, lesquels moyens de détection peuvent commander des moyens (23) de pondération de niveaux de couleurs desdits signaux vidéo.

2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que lesdits moyens de détection de fonctionnement desdites sources d'éclairement commandent une balance (24) de couleurs, faisant partie desdits moyens de pondération de niveaux de couleurs.

3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 2 caractérisé en ce qu'il comporte au moins un module (19) qui comporte un premier moyen (331) de réglage de premiers signaux de consigne de niveaux de couleurs (NRY1, NBY1) et il comporte un deuxième moyen de réglage (332) de deuxièmes signaux de consigne de niveaux de couleurs (NRY2, NBY2).

4. Dispositif selon la revendication 3 caractérisé en ce qu'il comporte des moyens manuels (341, 342) de réglage fin desdits signaux de consigne de niveaux de couleurs.

5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que lesdits moyens de détection de fonctionnement desdites sources d'éclairement comportent ledit module (19) qui reçoit au moins un signal (21) représentant l'intensité absorbée par un boîtier (22) contenant lesdites sources.

6. Dispositif selon la revendication 5 caractérisé en ce que ledit module (19) comporte au moins un filtre (29), au moins un comparateur (30), au moins un monostable (31) de commande d'un module commutateur (25) desdits premiers et deuxièmes signaux de consigne de niveaux de couleurs.

7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que ledit dispositif comporte en outre un boîtier (6) contenant ledit capteur (3) CCD et un objectif (7), lequel boîtier est muni d'un microphone (12) et d'un moyen (13) de commande d'enregistrement d'un magnétoscope (14).

8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 2 caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de liaison (18a, 171, 32), entre un organe (18) de commande de choix de fonctionnement desdites sources d'éclairement, et lesdits moyens (23) de pondération de niveaux de couleurs desdits signaux délivrés audit moniteur couleur.