FR2800983A1

FR2800983A1 - Endoscope equipe d'une camera video et dispositif de rotation de camera

Info

Publication number: FR2800983A1
Application number: FR0014798A
Authority: FR
Inventors: Olaf Girke; Andreas Muckner
Original assignee: Olympus Winter and Ibe GmbH
Current assignee: Olympus Winter and Ibe GmbH
Priority date: 1999-11-17
Filing date: 2000-11-16
Publication date: 2001-05-18
Anticipated expiration: 2020-11-16
Also published as: DE19955229C1; FR2800983B1; GB2358312A; GB0028138D0; US6464631B1

Abstract

Endoscope présentant une section distale de tube (2) de diamètre étroit, dans lequel est positionné au moins un dispositif s'étendant longitudinalement (3, 5), notamment sous forme de faisceau de fibres optiques (3), où sont positionnés un objectif (8) et une caméra vidéo (9) dans la section transversale libre (6) des dispositifs (3, 5) de la section de tube (2), moyennant quoi la caméra vidéo (9) est placée sur un dispositif de rotation (11, 12) de manière à pivoter autour de sa direction de visée, caractérisé en ce qu'un moteur électrique (12) est agencé à proximité de la caméra vidéo (9) dans une section transversale libre (6), lequel moteur (12) est fixé sur la caméra vidéo (9), avec son arbre de transmission (11) positionné parallèlement à l'axe de la section de tube (2).

Description

ENDOSCOPE EQUIPE D'UNE CAMERA VIDEO ET DISPOSITIFDE ROTATIONDE CAMERA La présente invention concerne un endoscope présentant une section distale de tube de diamètre étroit, dans lequel est positionné au moins un dispositif s'étendant longitudinalement en particulier sous forme de faisceau de fibres optiques, où sont positionnés un objectif et une caméra vidéo dans la section transversale libre des dispositifs de la section de tube, moyennant quoi la caméra vidéo est placée sur un dispositif de rotation de manièreà pivoter autour de sa direction de visée.

D'anciennes constructions d'endoscopes présentent un conducteur rigide d'images, par exemple sous forme d'optiqueà lentille barreau, situé entre l'objectif placéà distance et un oculaire placéà proximité. L'observation s'effectue en plaçant l'#il sur l'oculaire. L'endoscope peut être tournéà volonté, sans que l'observation n'en soit influencée.

L'observation vidéo s'impose aujourd'hui de façon croissante. L'endoscope est équipé d'une caméra vidéo. L'observation s'effectue sur un moniteur, qui est installé de façon séparée. Si la caméra vidéo est reliée de manière fixeà l'endoscope et que l'endoscope est tourné, l'image pivote sur le moniteur, ce qui contrarie fortement l'observateur.

Des constructions sont connues dans létat de la technique, selon lesquelles la caméra vidéo est placée avec un conducteur rigide d'imagesà proximité d'un endoscope et est par exemple positionnée de façonà tourner librementà cet endroit tout en se balançant, afin de garantir le fait que l'image soit droite lors de la rotation de l'endoscope. D'autres constructions sont également connues, selon lesquelles la caméra vidéo situéeà proximité est tournéeà l'aide d'un moteur. Afin de garantir la position droite de l'image, la rotation de la caméra peut par exemple s'effectuer en fonction de capteurs montés dans lendoscope, qui surveillent la position de ce dernier et permettentà un système de réglage de maintenir limage constamment droite par l'intermédiaire d'une rotation correspondante de la caméra.

Dans des endoscopes de ce type, tels qu'ils sont connus d'après le documentUS 4858 001, la caméra vidéo est positionnée directement sur lobjectif de manière distale, ce qui permet d'éviter lutilisation d'un conducteur rigide d'images. Le problème de la rotation de la caméra vidéo est également résolu grâceà cette construction connue, et, ainsi, grâceà un axe s'étendant sur toute la longueur du tube supportant la caméra vidéo et qui est coupléà une commande de rotationà proximité du corps principal logeant le tube.

Toutefois, cette construction présente des inconvénients. L'axe s'étendantà travers la tige, qui est reliéà une commande de rotation proximale, cause des problèmes d'étanchéité. Ces problèmes sont très difficilesà résoudre, notamment pour les endoscopes médicaux, qui doivent être traités en autoclave dans de la vapeur très chaude. Lorsque l'on fait entrer de la vapeur dans l'endoscope, la condensation d'eau qui se dépose sur l'objectif et la caméra vidéo rend l'endoscope inutilisable. En outre, l'axe demande beaucoup de place dans la section transversale intérieure du tube qui, autrement, serait libre et pourrait -par ailleurs être utilisée.

L'objet de la présente invention est de proposer un endoscope de ce type qui puïsse être davantage étanche et permette une meilleure utilisation de la section transversale libre située dans le tube.

Cet objet est résolu selon l'invention du fait qu'un moteur électrique est agencé en tant que dispositif de rotationà proximité de la caméra vidéo dans la section transversale libre, lequel moteur est fixé sur la caméra vidéo, avec son arbre de transmission agencé parallèlementà l'axe de la section de tube.

Selon l'invention, un moteur électrique situéà proximité de la caméra vidéo et faisant tourner celle-ci est positionné dans la section transversale libre de la section distale du tube qui resteà cet endroit après avoir installé les dispositifs s'étendant longitudinalement, comme, en particulier, les faisceaux de fibres optiques classiques ou d'autres dispositifs tels que des canaux de travail ou des canaux de lavage et analogues. Cette unité de construction autonome au niveau spatial composée d'un objectif et d'une caméra vidéo, comprenant, le cas échéant, le moteur, peut être encapsulée de manière étancheà la vapeur afin de protéger l'objectif et la caméra vidéo de la vapeur, moyennant quoi, selon une technique classique et bien maîtrisée uniquement, les fils de signaux, les fils pilotes et les fils d'alimentation destinés-à la caméra vidéo et au moteur doivent être acheminés vers l'extérieur. La section transversale libre du tube situéeà proximité du moteur électrique reste libre et peut être utiliséeà d'autres fins. L' encapsulation étancheà la vapeur se produit de manière avantageuse du fait que l'objectif et la caméra vidéo sont positionnés dans un conduit interne ménagé dans la section transversale libre équipée d'une fenêtre distale. Ainsi, le moteur peut être positionnéà l'extérieur du conduit interne, lequel ne comprend que l'objectif et la caméra, moyennant quoi un passage tournant rendu étanche serait toutefois nécessaire. Par conséquence, de manière avantageuse, il est prévu que le moteur est positionné dans le conduit interne dont il résulte une encapsulation qui n'est plus rendue étanche que par des lignes électriques.

Le conduit interne destinéà l'encapsulation étanche à la vapeur de la caméra vidéo est monté de façonà présenter une section transversale étroite dans la section transversale libre du tube. Des passages prévus sur cette dernière pour des lignes électriques doivent être étanchesà la vapeur et ne peuvent pas être miniaturisésà volonté. Si les lignes d'alimentation électrique doivent être également introduites ici pour le moteur, il se pose des problèmes de place. Par conséquent, le conduit interne se compose d'un matériau magnétiquement pénétrable et présente un diamètre dans la région du moteur inférieurà celui situé au niveau de la caméra vidéo et qui s'étendà travers l'interstice du moteur allant de manière concentrique en direction de l'arbre de transmission, situé entre le rotor du moteur se trouvantà l'intérieur et le stator du moteur se trouvantà l'extérieur. Dans cette construction, le conduit interne est fabriqué dans un matériau magnétiquement pénétrable, tel que de l'acier de qualité supérieure et il traverse l'interstice du moteur. Le stator de ce dernier se situe doncà lextérieur du conduit interne. Si le moteur est construit de manière adéquate, il suf f it que le stator disposed' un raccordement électrique, qui peut par conséquent être montéà l'extérieur du conduit interne sans qu'un passage particulier étancheà la vapeur ne soit utile. Delà, le conduit interne n'a besoin de passages qu'au niveau des lignes de la caméra vidéo. Etant donné que le conduit interne situé dans la région du moteur présente un diamètre plus étroit que celui qui està la place de la caméra vidéo, le diamètre extérieur du stator du moteur peut correspondre au diamètre extérieur du conduit interne situé dans la région de la caméra vidéo, de telle sorte qu'il s'adapteà la section transversale libre de la section du tube.

L'invention est illustrée sur le dessinà titre d'exemple et de façon schématique. Le dessin montre: La figure1, une coupe longitudinale d'un endoscope selon un premier mode de réalisation de l'invention, la figure 2, une coupe longitudinale d'un endoscope selon un deuxième mode de réalisation de l'invention et La figure3, une coupe longitudinale d'un endoscope selon un troisième mode de réalisation de l'invention.

La figure1 illustre, de façon très schématisée, la coupe longitudinale d'un endoscope selon l'invention dans un premier mode de réalisation. L'endoscope présente un tube1 avec une section distale de tube 2 et s'étend sur toute la longueur de deux dispositifs. Il s'agit d'une part d'un faisceau de fibres optiques3, qui se termine au niveau de la surface d'extrémité distale de l'endoscope et se termine de manière proximale au niveau d'un raccord 4 qui part sur le côté au niveau de la région proximale du tube1. D'autre part, un dispositif S'étendant longitudinalement sur le tube1 est représenté par exemple sous la forme d'un canal de travail5, qui s'étend exactement sur toute la longueur de l'endoscope et qui sert par exempleà acheminer des instruments, des gaz ou des fluides.

Les dispositifs s'étendant longitudinalement sous la forme de faisceau de fibres optiques3 et de canal de travail5 laissent dans le tube1, et, en particulier, dans la section distale du tube 2, une section transversale libre6, qui est fermée au niveau de la surface d'extrémité distale du tube1 à l'aide d'une fenêtre7. Au niveau proximal, derrière cette fenêtre, se trouve un objectif8 illustré de façon schématique dans la section transversale libre6, et encore derrière, une caméra vidéo9, susceptible de tourner librement dans la section transversale libre6 et qui peut par exemple être constituée pour l'essentiel d'une puce qui transforme les images. Elle est reliée vers l'extérieur par l'intermédiaire d'un câble10.

La caméra vidéo9 est fixéeà un axe11 positionné parallèlementà l'axe du tube, qui forme l'arbre de transmission d'un moteur électrique 12 positionné de manière fixe dans la section transversale libre6. Ce moteur est raccordé vers l'extérieurà l'aide d'un câble électrique13. Les deux câbles10, 13 sont amenés vers l'extérieur par lintermédiaire d'un passage rendu étanche 14 de manière proximale à travers la paroi du tube1. Si l'endoscope représenté est tourné en même temps que son tube1, la caméra vidéo9 peut donc être ramenée grâceà un adressage correspondant du moteur 12 de telle sorte que l'image visualisée sur un moniteur non représenté puisse rester droite.A cet effet, le signal d'un capteur de position non représenté peut par exemple être utilisé et peut être positionné dans lespace intérieur libre restant du tube1. On peut également observer une rotation de l'image produite par la caméra vidéo9 grâceà un dispositif analyseur d'image, et, de ce fait, un signal de commande de rotation inverse peut être calculé.

La construction représentée sur la figure1 de façon simplifiée et très schématique pose des problèmes d'étanchéité. Le faisceau de fibres optiques3 est enveloppé, collé ou scellé de manière étanche au niveau de sa région d'extrémité distale, près de la fenêtre7, mais n'est toutefois pas étancheà la vapeur. Si l'endoscope est utilisé pour une application médicale et stérilisé sous haute pression dans de la vapeur très chaude, la vapeur peut dans ce casy pénétrer. Une fois l'endoscope refroidi, de l'humidité se dépose sur la lentille de l'objectif8 et sur la caméra vidéo9, ce qui rend l'instrument inutilisable.

Pour obtenir une meilleure étanchéité, la fenêtre7 pourrait, devant la face terminale distale du faisceau de fibres optiques3, être également traversée sur toute la section transversale interne du tube1 et l'on pourrait également prévoir une fenêtre bien étanche, fermée par soudage par exemple, au niveau de l'extrémité proximale du faisceau de fibres optiques3 dans un raccord 4. Une construction de ce type pose cependant encore d'autres problèmes, notamment celui de la réflexion inverse de la lumière dans la fenêtre, depuis la face terminale distale du faisceau de fibres optiques3 jusqu'à l'objectif8. Ces problèmes d'étanchéité sont résolus grâceà la variante du mode de réalisation illustrée sur la figure 2, sur laquelle les mêmes numéros de référence que ceux de la figure1 sont utilisés dans la mesure du possible.

Contrairementà la figure1, le tube1 est d'abord représenté au niveau de sa région d'extrémité proximale et montre de façon agrandie un corps principal. Le conducteur lumineux3 est monté de la même manière que dans le mode de réalisation de la figure1. Un conduit interne15 est toutefois prévu, lequel est bloqué au niveau de son extrémité distale au moyen de la fenêtre7 et comprendà l'intérieur le moteur 12, l'axe11, la caméra vidéo9 et l'objectif8. Dans l'exemple du mode de réalisation illustré, le conduit interne15 se termine de manière proximale dans la région du corps principal élargie du tube1 et est dotéà cet endroit d'un passage 16 pour les câbles10 et13 qui peut être conçu pour procurer une étanchéité optimale, tel un scellement du verre. Le passage extérieur du câble 14 qui correspond au passage illustré sur la figure1 ne doit en revanche présenter qu'un effet d'étanchéité plus faible.

Le conduit interne15 peut être conçu pour être très étanche au gaz, avec le passage16 susmentionné, formé en tant que scellement du verre, et avec une fenêtre7, soudée par exemple.

La figure 2 illustre le fait que l'objectif8 peut également être placé directement sur la caméra vidéo9, de manière pivotante, bien que la disposition de l'objectif établi représentée sur la figure1 soit également possible ici.

En outre, les dispositifs s'étendant longitudinalement sur le tube1 ne sont pas prévus sur la figure 2, bien que ces dispositifs, comme le canal de travail5 illustré sur la figure1, puissent être également prévus dans cette constructionà l'extérieur du conduit interne15. Les problèmes d'étanchéité qui se produisent avec de tels autres dispositifs ne perturbent pas la construction de la figure 2.

La figure3 illustre une variante du mode de réalisation de la construction de la figure 2, qui, une fois encore, est dotée dans la mesure du possible des mêmes numéros de référence.

Le tube1 et sa section distale de tube 2 correspond largementà la construction de la figure 2. Le cas échéant, le faisceau de fibres optiques3 est prévu de la même manière.

Une fois encore, il est prévu un conduit interne15, qui est doté de manière distale d'une fenêtre7 rendue très étanche, une fenêtre soudée par exemple, et qui reçoit l'objectif8, ainsi que la caméra vidéo9, laquelle est tournée au-dessus de l'axe11. Sur la figure 3, l'objectif8 est positionné de manière fixe dans le conduit interne15, mais il pourrait également être positionné sur la caméra9 de manièreà tourner avec cette dernière, comme c'est le cas dans le mode de réalisation de la figure 2.

Le conduit interne15 présente dans sa section distale recevant la fenêtre7, l'objectif8 et la caméra 9, un diamètre correspondant au mode de réalisation de la figure 2, remplit donc ici la section transversale libre de la section distale du conduit qui reste en place après avoir monté le faisceau de fibres optiques3 et d'autres dispositifs s'étendant longitudinalement, auxquels le canal de travail5 appartient également, par exemple, lequel canal est montéà l'extérieur du conduit interne 15 qui est représenté dans l'exemple du mode de réalisation de la figure3.

A proximité de la caméra9, dans la région de l'axe 11, le conduit interne15 se rétrécit au point17 et continueà partir de cet endroit dans une direction proximale, en présentant un diamètre plus petit. Il traverse le moteur électrique avec ce plus petit diamètre, dont les parties essentielles sont représentées,à savoir le rotor 12a, qui entraîne l'axe 11, et le stator12b. Le conduit interne15 rétrécià cet endroit traverse l'interstice du moteur situé entre le rotor 12a et le stator12b. Un type de moteur ne nécessitant que des raccordements électriques au niveau du stator12b est utilisé. Le câble de raccordement du moteur13 s'étend doncà partir delà vers l'extérieur du conduit interne15, et sans poser de problème d'étanchéité pour le passage extérieur 14, qui traverse le corps du tube1.

Le câble vidéo10 s'étendà l'intérieur du conduit interne15, à travers la région du moteur 12a,12b et peut par exemple être traversé, pour des raisons de place, tel que représenté, par le rotor 12a, lequel rotor est par exemple formé comme un aimant permanent simple.

Le câble vidéo10 est acheminéà travers le passage 16 rendu bien étanche situéà l'extrémité proximale du conduit interne15. La figure3 illustre le fait que le câble vidéo10 peut se composer de plusieurs lignes, qui transmettent le signal vidéo, les données de pilotage, le courant d'alimentation et analogues. Le passage16 présentant une étanchéité importante, qui est conçu par exemple comme une plaque de verre soudée dans le conduit interne15 avec des pions métalliques scellés, demande beaucoup de place. Ainsi, le conduit interne15, dont le diamètre est rétréci dans la région du moteur 12a,12b, est élargi en direction du passage16 à l'endroit18 qui se situe dans la région du tube1 qui s'élargit vers un corps principal.

Bien entendu, linvention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour autant sortir du cadre de l'invention.

Claims

REVENDICATIONS 1. Endoscope présentant une section distale de tube (2) de diamètre étroit, dans lequel est positionné au moins un dispositif s'étendant longitudinalement(3, 5) en particulier sous forme de faisceau de fibres optiques (3), où sont positionnés un objectif(8) et une caméra vidéo(9) dans la section transversale libre(6) des dispositifs(3, 5) de la section de tube (2), moyennant quoi la caméra vidéo est placée sur un dispositif de rotation(11, 12) de manièreà pivoter autour de sa direction de visée, caractérisé en ce quun moteur électrique (12) est agencé en tant que dispositif de rotationà proximité de la caméra vidéo(9) dans la section transversale libre(6), lequel moteur est fixé sur la caméra vidéo(9), avec son arbre de transmission (11) agencé parallèlementà l'axe de la section de tube (2). 2. Endoscope selon la revendication1, caractérisé en ce que l'objectif(8) et la caméra vidéo(9) sont positionnés dans un conduit interne(15) ménagé dans la section transversale libre(6) équipée d'une fenêtre distale (7). 3. Endoscope selon la revendication 2, caractérisé en ce que le moteur (12) est positionné dans le conduit interne (15). 4. Endoscope selon la revendication 2, caractérisé en ce que le conduit interne(15) se compose d'un matériau magnétiquement pénétrable et en ce qu'il présente un diamètre dans la région du moteur (12a, 12b) inférieurà celui situé au niveau de la caméra vidéo(9) et qui s'étendà travers l'interstice du moteur allant de manière concentrique en direction de l'arbre de transmission(11), situé entre le rotor du moteur (12a) se trouvantà l'intérieur et le stator du moteur(12b) se trouvantà l'extérieur.