ITBO20120351A1 - Telecamera ad uso medicale - Google Patents

Description

D E S C R I Z I O N E

TELECAMERA AD USO MEDICALE

Inventori:

La presente invenzione si riferisce al campo tecnico delle telecamere ad uso medicale. Più in particolare, l’invenzione à ̈ relativa ad un sistema per la commutazione automatica del formato di comunicazione di un segnale video digitale.

Nella pratica medica à ̈ comune avvalersi di sistemi di visione basati su telecamere, sia sotto forma di telecamere collegate a endoscopi, sia sotto forma di telecamere specificamente progettate per la visione di specifiche aree di interesse, ad esempio telecamere endorali, colposcopi, otoscopi.

L’impiego di una telecamera per uso medicale può avere scopi diversi, anche all’interno di una stessa sessione di lavoro:

i) le immagini ottenute possono essere destinate soltanto alla comunicazione con il paziente, condividendo talune immagini cliniche per aumentare l’efficacia delle spiegazioni fornite dal medico;

ii) le immagini possono essere utili all’indagine clinica stessa, permettendo la comoda/ingrandita visione di parti del corpo difficilmente raggiungibili;

iii) le immagini possono servire nel corso della pratica chirurgica, in particolare quando l’intervento si svolge in endoscopia mini-invasiva; infine

iv) le immagini possono servire a documentare fasi dell’intervento, sia per l’utilizzo nel corso di presentazioni o lezioni specialistiche, sia per cautelarsi dal punto di vista medico-legale.

Nei primi tre casi l’uso del manipolo telecamera può avvenire collegandolo ad un monitor che permette soltanto la visione delle immagini; nel caso iv) il manipolo telecamera deve necessariamente essere connesso ad un personal computer (PC), che oltre a permettere la visione delle immagini consente anche di archiviarle in modo permanente.

Normalmente le telecamere utilizzate nella pratica medica sono costituite da un sistema ottico, spesso di forma allungata; da un dispositivo per la cattura dell’immagine, tipicamente un sensore CCD o CMOS di tipo noto; e da circuiti elettronici per l’acquisizione ed elaborazione dell’immagine nella forma di segnali video idonei alla connessione ad un dispositivo per la visualizzazione delle immagini, che può essere o un monitor video, oppure un personal computer che oltre la visione consente anche la registrazione della sequenza video o di singoli fotogrammi.

La forma e le dimensioni della telecamera sono normalmente dettati dall’uso specifico: esiste quindi una certa variabilità delle forme realizzative che nel contesto della descrizione della presente invenzione risulta irrilevante.

Storicamente le telecamere utilizzate nella pratica medica sono state inizialmente di tipo analogico, generando segnali video secondo gli standard in uso nelle varie aree geografiche, quindi CCIR o EIA se in bianco e nero, e successivamente PAL, SECAM ed NTSC con l’introduzione del colore. Le differenze tecniche esistenti tra i vari standard rendevano incompatibili le telecamere progettate per uno standard con i monitor video progettati per standard diversi. Anche l’acquisizione di segnali video su personal computer all’inizio ha richiesto l’uso di schede di acquisizione piuttosto complesse, talvolta in grado di acquisire più di uno standard video quando predisposte adeguatamente.

Con l’avvento dei formati video digitali sono apparse telecamere adatte ad essere connesse direttamente ad un PC attraverso uno dei diversi standard digitali come, ad esempio, CCIR601, H261, H263, H264 (conosciuto anche come MPEG4), MPEG2, M-JPEG, tutti citati a titolo di esempio non limitativo, sempre veicolati al PC attraverso una connessione secondo lo standard USB (Universal Serial Bus), IEEE1394 (Firewire), Gigabit Ethernet o PCI Express.

Contemporaneamente con l’evoluzione dei monitor video sono apparse telecamere in grado di connettersi direttamente a monitor video secondo standard digitali quali DVI (Digital Visual Interface) o l’equivalente HDMI (High-Definition Multimedia Interface), che utilizza gli stessi segnali dello standard DVI con l’aggiunta dell’audio, oppure con altri standard analogici quali VGA.

Per quanto riguarda le telecamere connesse mediante USB si distingue tra quelle che generano segnali completamente compatibili con il sistema operativo del personal computer in uso (secondo specifiche USB Video Class – UVC), e che quindi non richiedono uno specifico software proprietario per essere interfacciate al personal computer, e quelle che invece utilizzano un protocollo non standard e richiedono uno specifico software proprietario (driver) per essere interfacciate al personal computer.

Come connessione fisica, nel caso di segnali analogici la norma quasi universalmente utilizzata era quella dei cavi coassiali; con l’avvento dei segnali digitali sono apparse telecamere che utilizzano connessioni di tipo differenziale secondo lo standard LVDS (Low Voltage Differential Signalling) per essere connesse a schede di acquisizione dedicate, e perfino telecamere che possono essere connesse ad una rete locale di dati (LAN, Local Area Network) presentandosi con un indirizzo IP (Internet Protocol) come una periferica di tipo informatico.

Qualsiasi sia il tipo di connessione fisica, à ̈ evidente che la presenza di molteplici standard e protocolli rende difficoltoso l’interfacciamento di una telecamera di un tipo con dispositivi di visualizzazione e/o archiviazione di tipo diverso. L’uso di segnali digitali rende più semplice il riconoscimento reciproco tra dispositivi, ma à ̈ comunque necessario che questi siano predisposti al riconoscimento di almeno alcuni standard. In tutti i casi noti, l’adattamento à ̈ stato sempre fatto fino ad oggi dal lato dell’apparecchiatura ricevente il segnale e non dal lato della telecamera.

Tutti i segnali di una connessione USB sono trasportati da una singola coppia di conduttori, che effettuano la connessione bidirezionale con un protocollo stabilito dal consorzio USB; una seconda coppia di conduttori trasporta un’alimentazione a 5 V: pertanto un tipico connettore USB presenta 4 connessioni oltre la schermatura.

La connessione video digitale più rappresentativa per quanto riguarda i moderni monitor di tipo digitale à ̈ quella secondo lo standard DVI, che à ̈ la trasposizione in forma digitale della configurazione ereditata dal precedente sistema analogico VGA. Secondo lo standard DVI i segnali video digitali sono trasportati da almeno una coppia di conduttori per ciascuno dei colori primari rosso, verde e blu, oltre ad una quarta coppia per i segnali di temporizzazione e alla schermatura. Una implementazione ulteriore specifica dei monitor di tipo televisivo à ̈ quella secondo lo standard HDMI, che aggiunge agli stessi segnali del DVI un’ulteriore coppia per la trasmissione dei segnali audio. In alcuni casi sono presenti ulteriori conduttori per segnali di servizio. Inoltre, nel caso di una connessione HDMI à ̈ già previsto un conduttore di alimentazione che può alimentare il manipolo telecamera; in alternativa, à ̈ necessario prevedere anche i conduttori per portare l’appropriata alimentazione al manipolo, oppure che all’interno del manipolo sia prevista una batteria per l’alimentazione autonoma. Tutto ciò rende il cavo per la trasmissione dei segnali video particolarmente ingombrante e poco flessibile. Nel caso di un manipolo telecamera per uso medicale à ̈ chiaramente preferibile limitare il numero di conduttori nel cavo di connessione, per motivi di flessibilità e peso, mentre viceversa aggiungere complessità ai circuiti elettronici à ̈ meno gravoso.

Sia nel caso della connessione USB che delle connessioni DVI ed HDMI i segnali viaggiano con il metodo differenziale a bassa tensione su coppie di conduttori LVDS (Low Voltage Differential Signaling), ma le caratteristiche fisiche delle connessioni sono differenti a seconda degli standard USB o video.

Alcuni produttori di telecamere hanno parzialmente risolto il problema dell’incompatibilità dei diversi formati fornendo circuiti di interfaccia in grado di acquisire il segnale video in un formato e riprodurlo secondo un formato diverso: questo alle volte avviene con una perdita di qualità del segnale video dovuta ai passaggi intermedi necessari alla conversione.

È noto realizzare telecamere medicali in grado di generare segnali video corrispondenti ad uno standard commerciale (USB o video), ma le telecamere oggi in commercio funzionano sostanzialmente secondo una di due distinte possibilità:

a) telecamera con uscita video: nel caso si desideri collegarla al PC, Ã ̈ necessario interporre una apposita scheda di acquisizione;

b) telecamera con uscita USB: nel caso si desideri collegarla a un monitor, Ã ̈ necessario interporre un PC, o almeno una PC card.

Entrambe le soluzioni sono complesse dal punto di vista tecnico e piuttosto costose.

Scopo della presente invenzione à ̈ realizzare una telecamera per uso medicale, nella quale il manipolo generi un segnale video adatto al dispositivo di visualizzazione e/o di archiviazione cui à ̈ connesso, senza la necessità di specifici, costosi ed ingombranti circuiti di conversione intermedi.

La telecamera oggetto della presente invenzione à ̈ costituita da un manipolo che contiene un sistema ottico per la formazione dell’immagine da acquisire, un sensore di immagine (CCD o CMOS), circuiti elettronici per l’acquisizione e l’elaborazione del segnale, e un circuito elettronico in grado di generare segnali video secondo almeno due differenti standard commerciali, uno dei quali permette la connessione diretta ad un PC e l’altro la connessione diretta a un monitor.

La presente invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano quattro diversi casi di esempi di attuazione non limitativi:

Figura 1 Vista in sezione di un manipolo telecamera dello stato dell’arte;

Figura 2 Schema a blocchi dei circuiti elettronici di una telecamera dello stato dell’arte;

Figura 3 Forma realizzativa 1: vista prospettica e schema a blocchi della presente invenzione;

Figura 4 Forma realizzativa 2: vista prospettica e schema a blocchi della presente invenzione;

Figura 5 Forma realizzativa 3: vista prospettica e schema a blocchi della presente invenzione;

Figura 6 Forma realizzativa 4: vista prospettica;

Figura 6a Forma realizzativa 4: schema a blocchi della presente invenzione con monitor video;

Figura 6b Forma realizzativa 4; schema a blocchi della presente invenzione con PC esterno.

Come appare evidente dall’elenco delle figure, la presente invenzione può configurarsi in diverse forme realizzative, tutte facenti capo ad un unico concetto inventivo.

La Figura 1 mostra un tipico manipolo di una telecamera odontoiatrica dello stato dell’arte: con 1 à ̈ indicato il manipolo nel suo complesso. Il manipolo 1 presenta una estremità distale che viene inserita nel distretto anatomico da indagare, nella forma realizzativa preferita nel cavo orale, e una estremità prossimale che deve essere collegata ad un cavo che fornisce l’alimentazione elettrica e trasporta i segnali elettronici di comando e video al monitor o al personal computer.

Con 5a à ̈ indicato il connettore che permette di collegare il cavo (non mostrato nella Figura 1) al manipolo 1.

Il manipolo 1 à ̈ normalmente impugnato dall’operatore all’altezza della porzione indicata con 3, che può presentare opzionalmente un pulsante di comando 7 e un sistema di regolazione del fuoco 8. All’interno della porzione 3 trovano posto un sensore di immagine CCD o CMOS 4 ed i relativi circuiti elettronici 6 destinati all’acquisizione dell’immagine, alla sua elaborazione e trasmissione.

Nella parte distale del manipolo 1 trova posto il sistema ottico 2, che comprende almeno una lente 22, opzionalmente un diaframma 21, opzionalmente un prisma 24, opzionalmente una sorgente di luce 23 costituita da almeno un LED o altra sorgente luminosa, e opzionalmente un filtro 25 per l’eliminazione di lunghezze d’onda che dovessero risultare indesiderate, come ad esempio infrarosso dovuto ad una lampada scialitica.

Nel funzionamento normale, la porzione anatomica da acquisire à ̈ illuminata dalla sorgente di luce 23; l’immagine viene acquisita dal sistema ottico 2. In un cavo orale tipicamente deve essere attuata anche una visione laterale, e questo può essere fatto grazie alla presenza del prisma 24, non indispensabile per altri utilizzi (ad esempio otoscopio). La lente 22 forma l’immagine sul piano sensibile del sensore 4 di immagine; il sensore 4 trasforma l’immagine ottica in segnali elettrici che vengono acquisiti dai circuiti elettronici 6 e inviati all’esterno del manipolo 1 passando attraverso il connettore 5 e il cavo.

In talune forme realizzative può essere previsto un sistema 8 di regolazione per ottenere un’immagine perfettamente a fuoco, e almeno un pulsante 7 di comando per inviare ai circuiti elettronici 6 comandi di accensione, spegnimento, fermo immagine ecc.

Nella Figura 2 à ̈ mostrato lo schema a blocchi tipico dei circuiti elettronici 6 necessari al funzionamento di una telecamera dello stato dell’arte: con 61 à ̈ indicata l’interfaccia del sensore 4 che comprende i circuiti necessari a pilotare correttamente il sensore stesso ed a digitalizzare i segnali generati dai singoli pixel dell’immagine. 62 indica il circuito che correla i segnali digitalizzati relativi ai pixel con le informazioni relative alla matrice di colore RGB oppure CMY, secondo quella utilizzata dallo specifico sensore presente nel manipolo.

Oggigiorno, molti moderni sensori di tipo CMOS incorporano all’interno di un unico dispositivo sia il sensore 4 sia i circuiti di interfaccia e digitalizzazione 61 e di correlazione 62 della matrice di pixel.

Successivamente, in 63 viene generato il segnale video secondo uno degli standard in uso (HDMI, DVI, CCIR601, H261, H263, H264, MPEG2, M-JPEG) utilizzando anche una memoria 64. Segnali di comando provenienti dal pulsante 7 di comando oppure dal PC (se connesso) possono determinare il funzionamento oppure l’arresto della generazione dei segnali video nel modulo 63, l’accensione o lo spegnimento della sorgente di luce 23, oppure il fermo dell’immagine.

Circuiti di alimentazione 65 forniscono le tensioni corrette ai singoli moduli e alla sorgente di luce 23 per il loro funzionamento, mentre un’interfaccia fisica 66 consente l’adattamento dei segnali video generati dal modulo 63 verso il cavo di connessione e l’eventuale trasmissione di segnali di comando da parte del personal computer verso il modulo 63.

In considerazione della larghezza di banda di trasmissione del segnale video, i circuiti elettronici 6 possono includere circuiti di compressione digitale della banda di trasmissione.

Per quanto riguarda la connessione, il manipolo può essere direttamente connesso al dispositivo per mostrare le immagini (PC o monitor), oppure può essere connesso ad un elemento intermedio di interfaccia (come succede tipicamente in un riunito odontoiatrico).

Nella presente invenzione sono possibili quattro forme realizzative alternative:

1) Riconoscimento automatico: il manipolo telecamera, direttamente connesso al dispositivo per mostrare le immagini, appena acceso riconosce il tipo di dispositivo cui à ̈ connesso e converte la modalità di funzionamento secondo uno standard prefissato di tipo USB o video. Sono utilizzati almeno due cavi distinti, ed à ̈ necessario scegliere il cavo opportuno per connettersi al PC (USB) o al monitor (video).

2) Entrambi i segnali sempre disponibili: il manipolo telecamera à ̈ direttamente connesso al dispositivo per mostrare le immagini. Gli almeno due differenti segnali sono generati contemporaneamente all’interno del manipolo. Sono utilizzati due distinti cavi, ed à ̈ necessario scegliere il cavo opportuno per connettersi al PC (USB) o al monitor (video).

3) Cavo con doppia uscita: il manipolo telecamera à ̈ direttamente connesso al dispositivo per mostrare le immagini. Il cavo presenta sia un connettore USB sia un connettore corrispondente ad uno standard video. La selezione viene effettuata connettendo il connettore USB o il connettore video rispettivamente al PC o al monitor.

4) Interposizione di un’interfaccia tra telecamera e dispositivo per mostrare le immagini: il riconoscimento di quale dispositivo si trovi a valle dell’interfaccia à ̈ delegato all’interfaccia stessa.

Forma realizzativa 1)Riconoscimento automatico

Lo standard USB prevede che i dispositivi siano o di tipo “host†o di tipo “device†. Una comunicazione viene sempre iniziata da un dispositivo di tipo host, che riconosce l’inserzione di un altro dispositivo in una porta USB libera, e comincia una comunicazione bidirezionale interrogandolo per stabilirne le caratteristiche. Il ruolo di host viene svolto da un PC o dispositivo simile. Nel caso della presente invenzione, le caratteristiche più importanti sono il protocollo di trasmissione disponibile e la richiesta di banda passante sulla porta.

In una forma realizzativa preferita, mostrata nella Figura 3, il manipolo telecamera 1, direttamente connesso tramite il cavo 9 al dispositivo per mostrare le immagini 41, 46, appena acceso si predispone in modalità USB “device†ed attende per un tempo predeterminato di ricevere i corretti segnali USB da parte di un host. Se la telecamera à ̈ connessa ad un PC 46 attraverso un connettore USB 10, il PC si comporta da host riconoscendo il dispositivo e iniziando la connessione. La telecamera risponde qualificandosi e fornendo le proprie caratteristiche tecniche; a questo punto il PC 46 mette a disposizione le proprie risorse oppure un apposito software per l’acquisizione e la visualizzazione delle immagini. La comunicazione à ̈ bidirezionale, quindi il PC può concordare con il manipolo la modalità di trasmissione dei dati secondo lo standard preferibile tra quelli messi a disposizione dal manipolo.

Se la telecamera 1 all’accensione à ̈ connessa ad un monitor 41 tramite un connettore video 11, trascorso un prefissato tempo di attesa senza ricevere segnali di risposta conformi allo standard USB, la telecamera converte la modalità di funzionamento secondo uno standard prefissato di tipo video e comincia a trasmettere segnali video.

Con riferimento alla figura 3, il circuito di generazione del segnale video 63 contiene un microprocessore o un DSP (Digital Signal Processor) in grado di elaborare il flusso di dati corrispondenti all’immagine digitalizzata trasformandolo in un segnale video secondo uno di almeno due o preferibilmente più standard di comunicazione.

L’interfaccia fisica di connessione 66 analogamente à ̈ in grado di configurare i circuiti di pilotaggio secondo le caratteristiche fisiche richieste dal tipo di connessione che si intende effettuare.

Il connettore 5b del cavo di connessione dal lato telecamera presenta i pin necessari per connettersi al segnale reso disponibile dall’interfaccia 66; all’estremità opposta il cavo presenta o un connettore USB 10 o un connettore 11 corrispondente ad uno standard video. In questo caso sono disponibili almeno due cavi distinti, ed à ̈ necessario scegliere il cavo opportuno per connettersi al PC (USB) o al monitor (video).

Uno dei vantaggi della presente forma realizzativa consiste nel fatto che, anche se l’interfaccia fisica di connessione à ̈ più complessa e deve commutare fra almeno due configurazioni diverse, la generazione del segnale à ̈ più semplice e richiede minori risorse computazionali.

Un altro vantaggio à ̈ costituito dal fatto che il cavo 9 ha un minor numero di conduttori e quindi può essere più leggero e flessibile.

Un modo alternativo per ottenere lo stesso tipo di selezione à ̈ quello di prevedere un elemento di identificazione meccanica o elettrica all’interno del connettore 5b del cavo 9 dal lato manipolo, che setti la modalità USB o video in funzione del cavo che si sta utilizzando. Ad esempio, una particolare configurazione di connessioni di pin del connettore 5b può permettere all’interfaccia 66 di riconoscere la predisposizione al cavo USB, oppure al cavo DVI, oppure al cavo VGA o ad una connessione analogica PAL o NTSC etc. In alternativa, il connettore 5b può contenere un elemento programmabile come ad esempio una memoria EEPROM che, una volta connessa tramite il connettore 5a all’interfaccia 66, informa il manipolo del tipo di cavo connesso e quindi del formato video desiderato.

Poiché il cavo video à ̈ tipicamente piuttosto ingombrante e in alcuni tipi di applicazione rischia di rendere poco maneggevole il manipolo, una seconda forma realizzativa preferita consente di avere un cavo 9 più sottile e flessibile, grazie al fatto che viene utilizzato un formato video intermedio. In questa forma realizzativa, quando il manipolo telecamera à ̈ connesso al PC, la sequenza delle operazioni à ̈ identica a quanto già descritto. Quando invece il manipolo telecamera à ̈ connesso ad un monitor video, dopo il tempo di attesa prefissato per la connessione USB, non ricevendo risposta, la telecamera invece di configurarsi per generare il segnale video secondo lo standard HDMI o DVI, si configura per generare il segnale video secondo lo standard MHL (Mobile High-Definition Link), come codificato dal consorzio MHL. Il segnale MHL viene poi convertito nel formato standard HDMI o DVI utilizzabile dal monitor 41 mediante un apposito circuito presente nel connettore 11.

In questo caso il cavo per la connessione al monitor video à ̈ più sottile e flessibile, in quanto il cavo necessario per la connessione MHL ha una sola coppia di conduttori per il trasporto del segnale, a differenza delle almeno quattro coppie necessarie per il cavo DVI, e delle almeno sei triplette necessarie per il cavo HDMI.

Forma realizzativa 2) Entrambi i segnali sempre disponibili

Nella Figura 4 si osserva che il manipolo telecamera 1 à ̈ direttamente connesso al dispositivo per mostrare le immagini 41, 46 tramite il cavo 9. Il modulo 63 del manipolo telecamera genera entrambi i segnali USB e video, e li rende entrambi disponibili a due interfacce fisiche 66a e 66b di connessione che si trovano all’interno del manipolo. L’interfaccia fisica 66a à ̈ costituita in modo da poter consentire il transito bidirezionale dei segnali secondo il protocollo USB. L†̃interfaccia fisica 66b à ̈ costituita in modo da consentire l’invio dei segnali video secondo lo standard video prefissato.

Il connettore 5b del cavo di connessione dal lato telecamera presenta i pin necessari per connettersi ad entrambi i segnali; all’estremità opposta il cavo 9 presenta o un connettore USB 10 o un connettore 11 corrispondente ad uno standard video. Sono disponibili due cavi distinti, ed à ̈ necessario scegliere il cavo opportuno per connettersi al PC 46 (USB) o al monitor 41 (video).

Forma realizzativa 3) Cavo con doppia uscita

Nella Figura 5 il manipolo telecamera 1 à ̈ direttamente connesso al dispositivo per mostrare le immagini 41, 46. Questa forma realizzativa à ̈ analoga alla 2). Il modulo 63 del manipolo telecamera genera entrambi i segnali USB e video, e li rende entrambi disponibili alle due interfacce fisiche 66a e 66b di connessione. Il connettore 5b del cavo 9 di connessione dal lato telecamera presenta i pin necessari per connettersi ad entrambi i segnali; all’estremità opposta il cavo 9 presenta sia un connettore USB 10 sia un connettore 11 corrispondente ad uno standard video. La selezione viene effettuata connettendo il connettore USB 10 o il connettore video 11 rispettivamente al PC 46 o al monitor 41.

Con questa configurazione può essere possibile una connessione contemporanea ad entrambi i dispositivi di visualizzazione monitor 41 e PC 46, con però lo svantaggio di un cavo più ingombrante e meno flessibile.

Forma realizzativa 4) Interposizione di un’interfaccia tra telecamera e dispositivo per mostrare le immagini

Questo à ̈ il caso più complesso, ed à ̈ quello che tipicamente si verifica quando la telecamera à ̈ collocata su un riunito odontoiatrico. Tipicamente, come mostrato nella figura 6, il riunito odontoiatrico, indicato nel suo complesso con 40, à ̈ dotato di un monitor video 41, che può essere o no connesso ad un PC 46 esterno. La connessione tra manipolo telecamera 1 e dispositivo per mostrare le immagini 41, 46 avviene passando per una interfaccia esterna al manipolo. Tale interfaccia 42 può essere ad esempio collocata all’interno della tavoletta odontoiatra 43 oppure all’interno dell’idrico 44, o in qualsiasi altra posizione idonea all’interno del riunito 40. La tavoletta odontoiatra 43 presenta inoltre una consolle di comando 45.

Il riconoscimento di quale dispositivo si trovi a valle dell’interfaccia 42 à ̈ delegato all’interfaccia stessa, e l’interfaccia 42 invia, attraverso il cavo di connessione 9, appositi segnali al modulo 66 che li trasmette al modulo 63 del manipolo per configurarlo a generare i segnali secondo lo standard desiderato.

È importante sottolineare che l’interfaccia 42 ha solo funzioni di smistamento dei segnali dal manipolo a uno dei due dispositivi per la visualizzazione delle immagini (monitor 41 o PC 46), senza contenere circuiti che convertono il protocollo del segnale generato dalla telecamera in altro protocollo corrispondente ad un diverso standard, mentre la generazione del segnale nel formato adeguato rimane confinata all’interno del manipolo 1.

Nella tipica modalità d’uso della telecamera sul riunito odontoiatrico 40, l’operatore visualizza l’immagine sul monitor 41 del riunito stesso. Il monitor 41 può costituire il dispositivo per visualizzare le immagini direttamente provenienti dalla telecamera 1, oppure può essere lo schermo remoto del PC 46 collegato al riunito odontoiatrico 40 (in questo caso vi à ̈ anche la possibilità di salvare le immagini in modo permanente).

Nella sua configurazione più completa, l’interfaccia 42 esterna al manipolo 1 à ̈ collegata con il manipolo 1 stesso, con il monitor 41, con il PC 46 sia tramite una connessione USB sia tramite la connessione remota del video, e opzionalmente anche con segnali esterni di controllo provenienti dalla consolle 45 del riunito odontoiatrico.

Nel caso in cui il PC 46 sia assente oppure spento, l’interfaccia configura automaticamente il manipolo 1 per la generazione di un segnale video e lo connette al monitor 41 del riunito 40 per la visualizzazione delle immagini. I segnali di controllo provenienti dalla consolle 45 possono opzionalmente configurare la scelta fra diversi standard video ed anche controllare le principali funzioni della telecamera, come il fermo immagine e la navigazione fra più immagini precedentemente acquisite.

Nel caso in cui il PC 46 sia presente e acceso, l’interfaccia 42 esterna al manipolo configura automaticamente il manipolo 1 per la generazione di un segnale secondo lo standard USB e lo invia direttamente al PC 46; contemporaneamente configura la connessione del monitor 41 del riunito come monitor remoto del PC 46. Anche in questo caso, opzionalmente i segnali provenienti dalla consolle 45 possono configurare la scelta fra diversi standard video e anche controllare le principali funzioni della telecamera.

Questo tipo di operatività à ̈ mostrato in maggior dettaglio nella Figura 6a, in cui à ̈ raffigurato lo schema a blocchi del funzionamento della telecamera nel caso il PC 46 esterno sia assente o sia spento. Il flusso video proveniente dal manipolo 1 viene inviato direttamente al monitor 41 sul riunito 40 e l’interfaccia 42 alimenta e invia i comandi al manipolo 1 secondo i comandi provenienti dalla consolle 45 sulla tavoletta odontoiatra 43. In questo caso l’interfaccia 42 testa la porta USB destinata al PC 46 esterno, verificando se il PC 46 à ̈ connesso e acceso oppure no. Se il PC 46 non à ̈ presente o non à ̈ acceso, l’interfaccia 42 invia al manipolo 1 il comando di settarsi in modalità video e devia il flusso video proveniente dal manipolo 1 direttamente verso il monitor 41.

Nella Figura 6b à ̈ mostrato lo schema a blocchi del funzionamento della telecamera nel caso il PC 46 esterno sia presente ed acceso. Se l’interfaccia 42 rileva che il PC 46 à ̈ presente e acceso, invia alla telecamera 1 il comando di configurarsi in modalità USB. In questo caso, l’interfaccia 42 si comporta come un hub USB, connettendo il flusso di segnali proveniente dalla telecamera 1 con la porta USB del PC 46. Contemporaneamente, i segnali provenienti dalla connessione remota del monitor del PC 46 vengono deviati verso il monitor 41.

Questo ultimo caso rappresenta la forma realizzativa preferita in quanto à ̈ la più completa e quella che offre le maggiore versatilità di impiego. Dal momento che i comandi provenienti dalla consolle 45 hanno la priorità, anche quando il PC 46 esterno à ̈ acceso, l’operatore ha la possibilità di commutare, attraverso la consolle 45, la trasmissione dei segnali video dal manipolo 1 direttamente al monitor 41, ignorando la presenza del PC 46. In altre parole, il manipolo 1 può inviare segnali video direttamente al monitor 41 anche in presenza di un PC 46 connesso e acceso, allo scopo di liberare le risorse del PC dal flusso di dati di immagine quando questo non à ̈ necessario.

La massima versatilità si raggiunge quando il manipolo telecamera 1 à ̈ in grado di riconoscere a che tipo di dispositivo à ̈ stato connesso. In un primo tempo il manipolo 1 si predispone per la connessione ad un PC 46; se il PC 46 à ̈ assente o à ̈ spento, dopo aver atteso per un tempo predeterminato senza ricevere segnali, i circuiti elettronici 66 deducono di non essere connessi ad un PC e quindi attendono per un secondo tempo predeterminato di ricevere i segnali di configurazione dall’interfaccia video 42; al termine di tale secondo tempo predeterminato senza ricevere risposta, il manipolo 1 si predispone per generare i segnali adatti alla connessione al monitor 41.

Claims (10)

1. R I V E N D I C A Z I O N I 1) Manipolo telecamera (1) per uso medicale comprendente un’ottica (2) per l’acquisizione delle immagini, un sensore di immagini (4), un circuito elettronico (6) per l’elaborazione dell’immagine, elementi di memoria (64), circuiti elettronici di processamento dell’immagine, un cavo di collegamento (9) ad un dispositivo per la visualizzazione delle immagini (41, 46) caratterizzato dal fatto di comprendere all’interno del manipolo (1) stesso un circuito (63) in grado di generare segnali elettrici secondo almeno due standard distinti, liberamente selezionabili, il primo standard essendo idoneo alla connessione ad un personal computer (46), ed il secondo standard essendo idoneo alla connessione con un monitor video (41).
2. 2) Manipolo telecamera secondo la rivendicazione 1, in cui i detti segnali elettrici effettuanti la connessione fisica al personal computer (46) corrispondono ad uno tra gli standard digitali CCIR601, H261, H263, H264, MPEG2, M-JPEG, mediante una porta USB o una porta IEEE1394 (Firewire) o una porta Gigabit Ethernet o una porta PCI Express.
3. 3) Manipolo telecamera secondo la rivendicazione 1, in cui i detti segnali elettrici per la connessione ad un monitor video (41) corrispondono ad uno tra gli standard digitali DVI, HDMI, DisplayLink, DisplayPort, MIPI.
4. 4) Manipolo telecamera secondo una delle rivendicazioni da 1 a 3, in cui i circuiti elettronici (63) della telecamera (1) sono in grado di riconoscere il tipo di dispositivo per la visualizzazione delle immagini (41, 46) a cui sono connessi, commutando automaticamente i detti segnali elettrici senza intervento dell’operatore per selezionare la modalità di connessione a monitor video (41) oppure la modalità di connessione a personal computer (46).
5. 5) Manipolo telecamera secondo una delle rivendicazioni da 1 a 3, in cui i circuiti elettronici (63) della telecamera (1) sono in grado di generare contemporaneamente sia i segnali per la connessione al monitor video (41), sia i segnali per la connessione al PC (46), e la modalità di connessione al monitor video oppure al PC à ̈ determinata dal tipo di cavo in uso.
6. 6) Manipolo telecamera secondo una delle rivendicazioni da 1 a 3, in cui i circuiti elettronici (63) della telecamera (1) sono in grado di generare contemporaneamente sia i segnali per la connessione al monitor video (41), sia i segnali per la connessione al PC (46), e in cui il cavo (9) presenta un unico connettore (5) verso il manipolo telecamera (1) e al capo opposto due connettori distinti (10, 11) uno (11) idoneo per la connessione al monitor video (41) e uno (10) idoneo per la connessione al PC (46); la modalità di connessione al monitor video oppure al PC à ̈ determinata dal tipo di connettore (10, 11) in uso.
7. 7) Manipolo telecamera (1) secondo la rivendicazione 5 o 6, in cui i circuiti elettronici (63) del manipolo telecamera (1) sono in grado di: − generare i segnali video e codificarli secondo lo standard commerciale MHL (Mobile High-Definition Link); − inviare i detti segnali video mediante un cavo idoneo a supportare lo standard MHL; − mediante un apposito circuito elettronico posto nel connettore decodificare i segnali video dallo standard MHL allo standard DVI oppure HDMI dipendentemente dal tipo di dispositivo collegato al cavo (9) di collegamento tra manipolo telecamera (1) e monitor video (41).
8. 8) Manipolo telecamera (1) secondo una delle rivendicazioni da 1 a 3, in cui esternamente al manipolo (1) à ̈ presente una interfaccia (42) in grado di riconoscere la presenza di un PC (46) esterno e di inviare al manipolo (1) opportuni segnali per configurarne il funzionamento in modalità USB, oppure in caso di PC (46) assente oppure spento, di configurare il funzionamento del manipolo (1) in modalità video per la connessione a un monitor (41).
9. 9) Manipolo telecamera secondo la rivendicazione 8, in cui i detti segnali elettrici possono essere commutati dall’operatore tramite una consolle (45) esterna al manipolo e ai dispositivi di visualizzazione delle immagini (41, 46) per selezionare la modalità di connessione a monitor video (41) oppure la modalità di connessione ad un personal computer (46).
10. 10) Manipolo telecamera (1) secondo le rivendicazioni da 1 a 3, in grado poter essere connesso alternativamente a un PC (46), a un video (41), o a un riunito odontoiatrico (40) predisposto ad accettarlo, che all’accensione esegue una sequenza di operazioni, verificando dapprima la presenza di una connessione a un PC, si configura per inviargli opportuni segnali; dopo un adeguato lasso di tempo senza ricevere risposta, verifica la connessione all’interfaccia (42), e se presente si configura per ricevere i segnali di comando da quest’ultima; in mancanza anche dell’interfaccia (42), si configura in modalità video.