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Patents

  1. Advanced Patent Search
Publication numberWO2006037772 A1
Publication typeApplication
Application numberPCT/EP2005/054974
Publication date13 Apr 2006
Filing date3 Oct 2005
Priority date8 Oct 2004
Publication numberPCT/2005/54974, PCT/EP/2005/054974, PCT/EP/2005/54974, PCT/EP/5/054974, PCT/EP/5/54974, PCT/EP2005/054974, PCT/EP2005/54974, PCT/EP2005054974, PCT/EP200554974, PCT/EP5/054974, PCT/EP5/54974, PCT/EP5054974, PCT/EP554974, WO 2006/037772 A1, WO 2006037772 A1, WO 2006037772A1, WO-A1-2006037772, WO2006/037772A1, WO2006037772 A1, WO2006037772A1
InventorsAlain Verdier
ApplicantThales
Export CitationBiBTeX, EndNote, RefMan
External Links: Patentscope, Espacenet
Endoscopic camera head
WO 2006037772 A1
Abstract
The invention concerns an endoscopic camera head comprising a photodetection part (110) and an objective (120) with non mobile parts and at least one electrically tunable liquid lens (122). Preferably, it is integrated in a monolithic housing.
Claims  translated from French  (OCR text may contain errors)
REVENDICATIONS CLAIMS
1. Tête de caméra endoscopique comprenant une partie photodétection (110) et un objectif (120), caractérisée en ce que ledit objectif est à parties non mobiles et comprend au moins une lentille liquide (122) accordable électriquement, ladite lentille comprenant un liquide conducteur apte à commander la déformation d'une surface au contact de ce liquide, sous l'effet d'une tension électrique appliquée sur ladite lentille. 1. endoscopic camera head comprising a photodetecting portion (110) and a lens (120), characterized in that said objective lens is not movable and comprises at least one liquid lens (122) electrically tuneable, said lens comprising a conductive liquid adapted to control the deformation of a contacting surface of the liquid under the effect of an electric voltage applied to said lens.
2. Tête de caméra endoscopique selon la revendication 1 , caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif de réglage manuel (123, 124) de la tension appliquée sur ladite lentille liquide, permettant une mise au point manuelle des images endoscopiques. 2. endoscopic camera head according to claim 1, characterized in that it includes a manual adjusting device (123, 124) of the voltage applied on said liquid lens, allowing a manual focus endoscopic images.
3. Tête de caméra endoscopique selon la revendication 1 , comprenant un photodétecteur (111 ) et un dispositif électronique (112) de traitement du signal fourni par ledit photodétecteur, caractérisée en ce que ledit dispositif électronique intègre un module pour commander la tension à appliquer sur la lentille liquide. 3. endoscopic camera head according to claim 1 comprising a photodetector (111) and an electronic device (112) for processing the signal supplied by said photodetector, characterized in that said electronic device includes a module for controlling the voltage to be applied to the liquid lens.
4. Tête de caméra endoscopique selon la revendication 3, associée à un dispositif externe de traitement de signal (CT), caractérisée en ce que ledit dispositif externe commande la mise au point automatique des images via le dispositif de traitement de signal (112) associé au photodétecteur (1 1 1 ). 4. endoscopic camera head according to claim 3, associated with a signal processing external device (CT), characterized in that said external device controls the autofocus images via the signal processing device (112) associated the photodetector (1 1 1).
5. Tête de caméra endoscopique selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'elle comprend une pluralité de lentilles liquides accordables électriquement, et en ce que les dites lentilles sont pilotées par ledit dispositif externe de traitement de signal (CT), à travers le dispositif de traitement de signal (112) de la tête, pour réaliser des opérations de réduction ou d'agrandissement des images. 5. endoscopic camera head according to claim 4, characterized in that it comprises a plurality of tunable liquid lens electrically, and in that the said lenses are controlled by said external signal processing device (CT) through the signal processing device (112) of the head, to achieve reduction operations or enlarging images.
6. Tête de caméra endoscopique selon la revendication 4 ou 5, caractérisée en ce que ledit dispositif de traitement (CT) est un dispositif de commande et de configuration automatique de la tête de caméra. 6. endoscopic camera head according to claim 4 or 5, characterized in that said processing means (CT) is a control and automatic configuration of the camera head device.
7. Tête de caméra endoscopique selon l'une des revendications 3 à 6, caractérisée en ce que ladite mise au point est contrôlée automatiquement selon un mode impulsionnel. 7. endoscopic camera head according to one of Claims 3 to 6, characterized in that said focus is automatically controlled according to a pulse mode.
8. Tête de caméra endoscopique selon la revendication 3 à 6, caractérisée en ce que ladite mise au point est contrôlée automatiquement selon un mode continu. 8. endoscopic camera head according to claim 3 to 6, characterized in that said focus is automatically controlled in a continuous mode.
9. Tête de caméra endoscopique selon l'une quelconque des revendications 2 à 8, caractérisée en ce que des touches digitales (1 14, 224) de commande de la mise au point sont prévues sur la tête de caméra. 9. endoscopic camera head according to any one of claims 2 to 8, characterized in that the digital key (1 14, 224) for controlling the development are provided on the camera head.
10. Tête de caméra endoscopique selon la revendication 9 en combinaison avec l'une des revendications 4 à 6 , caractérisée en ce que les touches digitales (1 14, 224) de commande de la mise au point sont prévues sur le dispositif de commande externe. 10. endoscopic camera head according to claim 9 in combination with one of Claims 4 to 6, characterized in that the push-button key (1 14, 224) for controlling the development are provided on the external control device .
11. Tête de caméra selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle est intégrée dans un boîtier monolithique. 11. Camera head according to any one of the preceding claims, characterized in that it is integrated in a monolithic housing.
12. Tête de caméra selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle est autoclavable. 12. Camera head according to any one of the preceding claims, characterized in that it is autoclavable.
13. Tête de caméra miniature selon l'une quelconque des revendications précédentes, destinée à être intégrée à l'extrémité distale (d) d'un endoscope. 13. miniature camera head according to any one of the preceding claims, intended to be integrated at the distal end (d) of an endoscope.
Description  translated from French  (OCR text may contain errors)

TETE DE CAMERA ENDOSCOPIQUE HEAD ENDOSCOPIC CAMERA

La présente invention concerne une tête de caméra endoscopique, applicable notamment à des endoscopes utilisés dans le domaine médical, en particulier pour mener des opérations chirurgicales ou thérapeutiques. The present invention relates to an endoscopic camera head, applicable particularly to endoscopes used in the medical field, in particular to carry out surgical or therapeutic operations. Un endoscope est un appareil optique qui permet de réaliser des observations dans des zones confinées, typiquement à l'intérieur d'une cavité. An endoscope is an optical device that allows for observations in confined areas, typically within a cavity. Il comprend dans sa forme la plus générale, un tube muni d'une optique et une source de lumière qui fournit l'éclairement nécessaire pour réaliser l'observation. It includes in its most general form, a tube equipped with a lens and a light source that provides the illumination needed to achieve compliance. L'extrémité distale du tube est insérée dans la cavité pour réaliser l'observation. The distal end of the tube is inserted into the cavity to carry out the observation. Un dispositif d'imagerie placé à l'extrémité proximale du tube permet à un opérateur de voir l'intérieur de la cavité. An imaging device located at the proximal end of the tube allows an operator to view the interior of the cavity.

Dans l'invention, on s'intéresse plus particulièrement à des endoscopes qui utilisent comme dispositif d'imagerie une caméra permettant de visionner l'image de la scène observée, sur des moniteurs vidéo, ou de l'enregistrer. In the invention, it is particularly interested in endoscopes that use imaging device as a camera to view the scene of the observed image on video monitors, or save. Une caméra comporte une tête de caméra endoscopique, montée sur l'extrémité proximale de l'endoscope et un dispositif de traitement de signal CT qui reçoit les signaux délivrés par la tête de caméra, et qui délivre en sortie des signaux électroniques envoyés vers un ou des dispositifs d'affichage ou d'enregistrement d'images. An endoscopic camera includes a camera head mounted on the proximal end of the endoscope and a CT signal processing device which receives the signals delivered by the camera head, and which outputs electronic signals sent to one or display or recording devices of images. Selon l'état de l'art, et comme représenté schématiquement sur la figure 1 , une tête 1 de caméra endoscopique comprend principalement une partie imagerie 10 et un coupleur 20 comportant un objectif 21. La partie imagerie comprend un dispositif de photodétection 1 1 et un dispositif de traitement de signal de proximité 12, qui fournit en sortie les signaux électroniques vers un dispositif externe 3 d'affichage et/ou d'enregistrement. According to the prior art, and as shown schematically in Figure 1, an endoscopic camera head 1 mainly comprises an imaging portion 10 and a coupler 20 having a lens 21. The imaging portion includes a photodetecting device 1 1 and a processing device proximity 12 signal, which outputs electronic signals to an external device 3 for display and / or recording. L'objectif permet la reprise d'image et la focalisation sur le dispositif de photodétection 1 1 de la tête de caméra. The objective Resumption image and focus on the photodetector device 1 1 of the camera head.

Le dispositif de photodétection 1 1 comporte habituellement au moins un capteur couleur. 1 the photodetecting device 1 typically comprises at least one color sensor. Il peut en comporter trois, un pour le rouge, un pour le vert et un pour le bleu, associés à un prisme séparateur. It may comprise three, one for red, one for green and one for blue, associated with a splitter prism.

La tête de caméra peut être équipée de touches de réglage simplifié (non représenté), par exemple pour le réglage des gains ou la balance des blancs ou toute autre fonction. The camera head can be equipped with simplified control buttons (not shown), for example for setting gains or white balance or any other function. Un dispositif externe de commande et de configuration automatique de la tête caméra peut être prévu, qui permet de paramétrer automatiquement les boutons de la tête de caméra aux moyens de menus et d'options pré-programmés, en fonction du contexte d'utilisation. An external device control and automatic head camera configuration can be provided, which automatically set the camera head buttons to means of menus and pre-programmed options, depending on the context of use. De tels dispositifs sont connus qui permettent de régler tout un panel de paramètres en fonction de l'environnement évolutif de l'endoscope. Such devices are known which allow to set a whole range of settings to suit the changing environment of the endoscope. Notamment un tel dispositif est décrit dans le brevet français ayant pour titre "Caméra numérique et procédé de commande numérique associé" et publié sous le numéro 2 787 275. En pratique, le dispositif de traitement CT illustré sur la figure 1 met avantageusement en œuvre de telles fonctionnalités. Especially such a device is described in French patent entitled "Digital Camera and associated digital control method" and published under number 2 787 275. In practice, the TB treatment device illustrated in Figure 1 advantageously put in work such functionalities.

Une fonction habituelle de l'objectif est de permettre la mise au point de l'image dans le plan de capture du photodétecteur de la tête de caméra. A common feature of the objective is to enable the development of the image in the catch plan of the photodetector of the camera head.

En effet, en mode opératoire, par exemple pendant une opération chirurgicale, le chirurgien ou un assistant est amené régulièrement à déplacer l'endoscope, et doit donc à chaque fois changer la mise au point de l'image. Indeed, in operative mode, for example during a surgical operation, the surgeon or an assistant is supplied regularly to move the endoscope, and therefore must change every time the focus of the image. En particulier, la zone de travail dans laquelle se trouve l'extrémité distale de l'endoscope ainsi que les autres instruments de chirurgie est une zone très petite, d'un volume de quelques centimètres cubes. In particular, the working area in which is located the distal end of the endoscope and other surgical instruments is a very small area, a volume of a few cubic centimeters. Le chirurgien est amené à varier fréquemment la position de l'endoscope pour avoir une bonne perception du champ opératoire. The surgeon is led to frequently change the position of the endoscope to have a good perception of the operative field. En rapprochant l'extrémité distale de l'endoscope de la zone de travail, il aura une très bonne définition des détails et une grande précision du geste opératoire, alors qu'en l'éloignant, il aura un champ élargi nécessaire au repositionnement des instruments ou au repérage des organes. By bringing the distal end of the endoscope from the work area, it will have a very good detail definition and high precise surgery, while in away, it will have a broader scope necessary to reposition instruments or the identification of bodies. A chaque fois, la mise au point doit être refaite. Each time, the focus has to be redone.

A ces fins, l'objectif comprend habituellement une combinaison optique, typiquement 3 à 5 lentilles, avec des parties mobiles dont le déplacement permet la mise au point de l'image capturée par le dispositif de photodétection. To this end, the lens usually comprises an optical combination, typically 3-5 lenses, with movable parts whose displacement allows the development of the image captured by the photodetection device. Ces parties mobiles sont prévues pour être déplacées le long de l'axe optique XX' de l'endoscope, par un actionneur externe, typiquement une bague mobile 22, montée autour de l'objectif, et dont la rotation entraîne le mouvement axial des parties mobiles de l'objectif. These movable portions are provided to be moved along the optical axis XX 'of the endoscope, by an external actuator, typically a moving ring 22 mounted around the objective, and whose rotation causes the axial movement of the parts moving the lens. On peut aussi avoir un actionneur du type à translation. There may also be an actuator of the translation type.

Des moyens mécaniques sont en outre prévus pour ancrer de façon sûre la tête de caméra à l'endoscope. Mechanical means are further provided for anchoring the camera head securely to the endoscope. Pour des applications médicales, les différentes parties de l'endoscope sont soumises à des traitements sévères de stérilisation, comprenant un trempage dans des solutions antiseptiques, et/ou des traitements en autoclave, c'est à dire à haute température. For medical applications, the various parts of the endoscope are subject to severe sterilization treatments comprising soaking in antiseptic solutions and / or treatment in an autoclave, that is at high temperature. Selon l'état de l'art, une tête de caméra endoscopique 1 se présente ainsi habituellement en deux parties séparées : la partie imagerie 10 comprenant les dispositifs 1 1 et 12 de photodétection et de traitement de signal associé, et une partie coupleur opto-mécanique 20. Selon l'état de l'art, ce coupleur 20 comprend l'objectif 21 avec des parties mobiles, dont le mouvement axial est actionné par la bague mobile 22 disposée sur le coupleur 20, et assure l'accrochage mécanique et le centrage optique entre l'endoscope et la partie imagerie 10 par des moyens adaptés. According to the prior art, an endoscopic camera head 1 is as usually in two separate parts: the imaging portion 10 including the devices 1 1 and 12 to photodetection and treatment of the associated signal, and a part opto coupler mechanical 20. in the prior art, the coupler 20 includes the lens 21 with moving parts, the axial movement is actuated by the mobile ring 22 disposed on the coupler 20, and ensures the mechanical attachment and the optical centering between the endoscope and the imaging portion 10 by suitable means. De façon courante, on a ainsi : Commonly, there was thus:

-un connecteur de type monture C entre la partie imagerie 10 et le coupleur 20; -a mount C-type connector between the imaging part 10 and the coupler 20;

-un système mécanique classique (non représenté) permettant l'accrochage et le centrage mécanique de l'endoscope 2 sur le coupleur 20. -a classic mechanical system (not shown) for attachment and mechanical centering of the endoscope 2 of the coupler 20.

Pour assurer l'étanchéité des différentes parties de la tête de caméra, des joints toriques sont généralement utilisés. To seal the various parts of the camera head, the O-rings are generally used. Comme illustré sur la figure 1 , on a ainsi 3 joints toriques : les joints dynamiques J1 , J2, pour assurer l'étanchéité entre la bague 22 et le coupleur 20 pendant le déplacement de la bague ; As illustrated in Figure 1, has three O-rings: the dynamic seals J1, J2, for sealing between the ring 22 and the coupler 20 during movement of the ring; le joint statique J3 associé à la monture C, qui préserve un espace clos étanche entre la partie imagerie 10 et le coupleur 20. Par ailleurs, selon l'état de l'art, dans le cas où des touches de réglage sont prévues sur la tête de caméra, ces touches sont de type étanche. the gasket J3 associated with C-mount, which preserves a sealed enclosed space between the imaging part 10 and the coupler 20. Furthermore, according to the prior art, in the case where the adjustment keys are provided on the camera head, these buttons are sealed type.

Enfin, pour assurer la transmission de la lumière, la partie imagerie 10 est pourvue d'une fenêtre optique étanche w1 et le coupleur 20 est pourvu de deux fenêtres optiques étanches w2 et w3. Finally, to ensure the transmission of light, the imaging portion 10 is provided with a sealed optical window w1 and the coupler 20 is provided with two sealed optical windows w2 and w3. En opérationnel, lorsque la tête de caméra est montée sur l'endoscope, le centrage mécanique permet d'aligner les trois fenêtres, suivant l'axe optique XX', en sorte que la lumière transmise par l'extrémité distale de l'endoscope arrive sur le dispositif de photodétection 1 1. En pratique, il peut être nécessaire d'appliquer un traitement dichroïque anti-reflet sur les fenêtres w1 à w3. In operating, when the camera head is mounted on the endoscope, the mechanical centering aligns the three windows, along the optical axis XX ', so that the light transmitted through the distal end of the endoscope comes on the photodetecting device 1 1. in practice, it may be necessary to apply an anti-reflection dichroic treatment on the windows w1 to w3. Une tête de caméra endoscopique selon l'état de l'art présente différents inconvénients. An endoscopic camera head according to the state of the art has various disadvantages.

Un premier inconvénient concerne la mise au point, qui est une opération délicate. A first drawback relates to the development, which is a delicate operation. Notamment la tête de caméra est souvent insérée dans une housse stérile, ce qui ne facilite pas la préhension de la bague de mise au point. In particular the camera head is often inserted in a sterile drape, which makes it difficult to grip the focus ring. Il est difficile de faire cette opération d'une seule main. It is difficult to do this operation with one hand. Par ailleurs, le sens de rotation à utiliser pour faire une mise au point n'est pas intuitif et il y a toujours un tâtonnement dans la recherche de la meilleure position. Moreover, the direction of rotation to be used for a development is not intuitive and there is always a trial and error in finding the best position. Aussi, la mise au point demande à l'opérateur du temps et de la concentration, ce qui est un inconvénient, car il contribue à allonger le temps opératoire et par ailleurs détourne l'attention de l'acte opératoire. Also, the development ask the operator time and concentration, which is a disadvantage, as it helps to extend the operating time and also diverts attention from the surgical procedure.

Un deuxième inconvénient est relatif à la mécanique de déplacement des pièces mobiles de l'objectif, dont les problèmes de grippage, et d'étanchéité nécessitent une maintenance suivie, et donc des temps d'immobilisation de l'appareil à prévoir. A second drawback relates to the mechanical movement of moving parts of the objective, in which the problems of jamming, and sealing require ongoing maintenance and hence downtime of the apparatus to predict.

Un autre inconvénient est lié aux traitements de décontamination et de stérilisation. Another drawback is related to decontamination and sterilization treatments. Habituellement, les réglementations en la matière prévoient des temps bien précis de trempage, mais en pratique, ces temps de trempage peuvent être plus longs. Usually the rules in this area provide for specific soaking time, but in practice, the soaking time may be longer. Les solutions utilisées sont agressives pour les matières organiques, ce qui entraîne une usure rapide des joints. The solutions used are aggressive for the organic material, resulting in rapid wear of the seals. En outre, il est habituellement préféré de ne pas désolidariser la partie photodétection et la partie coupleur, pour réduire les manipulations sur ces appareils et éviter le problème du séchage des fenêtres w1 et w2 qui n'est pas aisé, car un mauvais séchage ne se verra que par l'opérateur, au moment de l'utilisation de l'endoscope (buée). In addition, it is usually preferred not to separate the photo-detection part and the coupling part, to reduce the manipulation of these devices and avoid the problem of drying w1 and w2 which is not easy, as improper drying will seen by the operator, at the time of use of the endoscope (dew). Cependant il peut arriver que le connecteur de type monture C soit desserré. However it may happen that the C-mount type connector is loose. Lors du trempage, on a alors une infiltration de liquide, qui nécessite un temps de séchage supplémentaire. When soaking, then it has a liquid infiltration, which requires more drying time. En outre, ce n'est qu'au moment de l'utilisation, après remontage de la tête de caméra sur l'endoscope, qu'un opérateur va s'apercevoir de ce défaut (buée sur les fenêtres). In addition, it was not until the time of use, after reassembling the camera head of the endoscope, an operator will notice this defect (fogging of windows). Cela entraîne des manipulations et une perte de temps supplémentaires. This causes handling and loss of additional time.

Enfin, pour supporter des traitements de stérilisation en autoclave, les deux parties photodétection 10 et coupleur 20 de la tête de caméra sont construites et assemblées selon des schémas bien particuliers, pour que lors d'un traitement en autoclave aucune vapeur d'eau ou autres ne perturbe la fonction imagerie optique. Finally, to withstand autoclave sterilization treatments, both parties photodetector 10 and coupler 20 of the camera head are built and assembled in very specific patterns, so that during autoclaving no steam or other disturbing the optical imaging function. Il s'ensuit un surcoût du matériel. This means an additional cost of equipment.

Un objet de l'invention est de proposer une tête de caméra endoscopique qui ne présente pas tous ses inconvénients. An object of the invention to provide an endoscopic camera head that does not have its drawbacks.

L'idée à la base de l'invention, est de supprimer les parties mobiles de l'objectif et d'utiliser au moins une lentille liquide accordable électriquement, pour réaliser la mise au point. The idea underlying the invention is to eliminate the moving parts of the lens and to use at least one electrically tunable liquid lens to achieve focus. On remplace ainsi les moyens mécano-optiques de mise au point, par des moyens électro-optiques. It thus replaces the mechanical-optical means for focusing, by electro-optical means. De cette façon les actionneurs mécaniques externes (bagues) sont supprimés, et avec eux, les joints et les problèmes d'étanchéité associés, ainsi que les problèmes mécaniques spécifiques associés aux pièces mobiles : grippage ou mauvais fonctionnement. This way the external mechanical actuators (rings) are removed and with them, the joints and the associated sealing problems, and specific mechanical problems associated with moving parts: jamming or malfunction. On obtient une tête de caméra beaucoup plus robuste, avec une maintenance réduite, ce qui est un avantage certain pour des appareils destinés à une utilisation intensive en milieu hospitalier (réduction du nombre d'appareils et des coûts de maintenance). This gives a much more robust camera head, with low maintenance, which is an advantage for devices intended for intensive use in hospitals (fewer devices and maintenance costs). Le poids de la tête de caméra est aussi réduit, ce qui est très appréciable pour des endoscopes manipulés manuellement. The weight of the camera head is also reduced, which is very significant for endoscopes handled manually.

L'objectif comprend alors une combinaison optique qui assure la fonction de reprise d'image adaptée au plan de capture du photodétecteur 11 de la tête de caméra, et au moins une lentille liquide accordable électriquement, placée devant, ou derrière. The goal then comprises an optical combination which ensures the function of image recovery adapted to the capture plane of the photodetector 11 of the camera head, and at least one tunable liquid lens electrically placed in front or behind.

Avantageusement, la ou les lentilles liquides sont intégrées à la combinaison optique, réduisant ainsi le coût optique de l'objectif (nombre d'éléments), et favorisant sa miniaturisation (encombrement). Advantageously, the or liquid lenses are integrated into the optical assembly, thereby reducing the cost of the optical lens (number of elements), and promote miniaturization (space).

Selon un autre aspect de l'invention, la mise au point se fait manuellement, par exemple, au moyen d'un touche externe prévue pour commander la tension appliquée sur la lentille (ou sur les lentilles), et d'un dispositif électrique adapté prévu dans le coupleur, par exemple un potentiomètre disposé sur la tête de caméra, du type étanche, associé à une alimentation interne à l'objectif (batterie). According to another aspect of the invention, the development is done manually, for example by means of an external switch provided for controlling the voltage applied on the lens (or lenses), and a suitable electrical device provided in the coupler, such as a potentiometer provided on the camera head, tight type, associated with an internal power supply to the lens (battery). On peut aussi prévoir une touche de commande étanche (au moins une), associée à un dispositif de commande en tension prévu dans le coupleur. One can also provide a tight control key (at least one), combined with a voltage control device provided in the coupler.

Un perfectionnement de l'invention comprend une possibilité de mise au point automatique, pilotée par les moyens de traitement de signal de la tête de caméra. An embodiment of the invention includes a possibility of auto focus, driven by the signal processing means of the camera head. Cette mise au point automatique peut être commandée par une touche prévue sur la tête de caméra, ou selon un mode déporté, sur le dispositif externe CT, par exemple un dispositif externe permettant la commande et la configuration de la caméra comme décrit dans le brevet français N°2 787 275 précité. The autofocus can be controlled by a button provided on the camera head, or in a remote mode, the CT external device, such as an external device control and camera setup as described in the French patent No. 2,787,275 mentioned above.

Selon un autre aspect de l'invention, la tête de caméra est intégrée dans un boîtier monolithique. According to another aspect of the invention, the camera head is integrated in a monolithic housing. En effet, la disparition des parties mobiles de l'objectif et des moyens mécaniques de déplacement associés, permet d'envisager l'intégration de l'objectif dans le même boîtier que le photodétecteur. Indeed, the disappearance of the moving parts of the lens and associated mechanical displacement means, allows to consider the integration of the lens in the same housing as the photodetector. Une telle intégration permet avantageusement de supprimer la monture C et son joint torique J3, et de réduire le nombre de traversées optiques à prévoir : une seule traversée optique est alors nécessaire, avec un seul traitement dichroïque associé. Such integration advantageously to remove the C-mount and O-ring J3, and reduce the number of optical crossings required: a single light path is necessary, with a single partner dichroic treatment. La qualité optique de la transmission, et donc la sensibilité de la caméra en bas niveau de lumière, sont améliorées. The optical quality of the transmission, and therefore the sensitivity of the camera in low light level, are improved. Le coût de la tête de caméra est aussi réduit. The cost of the camera head is also reduced. Notamment, l'intégration monolithique, et la réduction du nombre d'interfaces posant des problèmes d'étanchéité facilitent et réduisent les coûts de la construction et de l'assemblage nécessaires à rendre la tête de caméra autoclavable. In particular, the monolithic integration, and reducing the number of interfaces posing problems of sealing facilitate and reduce the costs of construction and assembly required to make the head of autoclavable camera. En effet, selon l'état de l'art il fallait que chacune des deux parties de la tête de caméra, coupleur 20 et imagerie 10, soit conçue de manière adaptée pour être chacune autoclavable. According to the state of the art it was necessary that both parties to the camera head, coupler 20 and 10 imaging, is designed appropriately for each autoclavable.

Ainsi, telle que caractérisée, l'invention concerne une tête de caméra endoscopique comprenant une imagerie et un objectif. Thus, as characterized, the invention relates to an endoscopic camera head comprising an imaging and an objective. Selon l'invention, ledit objectif est à parties non mobiles et comprend au moins une lentille liquide accordable électriquement, ladite lentille comprenant un liquide conducteur apte à commander la déformation d'une surface au contact de ce liquide, sous l'effet d'une tension électrique appliquée sur ladite lentille. According to the invention, said objective is not movable and comprises at least one tunable liquid lens electrically, said lens comprising a fluid driver adapted to control the deformation of a contacting surface of the liquid under the effect of a electric voltage applied to said lens.

Selon un aspect de l'invention, la tête de caméra comprend des moyens permettant la mise au point en mode manuel ou automatique, de façon intégrée ou déportée. According to one aspect of the invention, the camera head includes means for development in manual or automatic mode, integrated or remote way.

Selon un aspect de l'invention, la tête de caméra est intégrée dans un boîtier monolithique. According to one aspect of the invention, the camera head is integrated in a monolithic housing.

Selon un autre aspect de l'invention, la tête de caméra est réalisée sous forme miniature et intégrée à l'extrémité distale d'un endoscope. According to another aspect of the invention, camera head is constructed as miniature form and incorporated into the distal end of an endoscope. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit, faite à titre indicatif et non limitatif de l'invention et en référence aux dessins annexés, dans lesquels : -la figure 1 déjà décrite illustre un système endoscopique comprenant une tête de caméra selon l'état de l'art; Other features and advantages of the invention will become more apparent from reading the following description given by way of non-limiting of the invention and with reference to the accompanying drawings, wherein: FIG 1 already described shows an endoscope system comprising a camera head according to the prior art;

-la figure 2a illustre une architecture d'une tête de caméra selon un premier mode de réalisation de l'invention; FIG 2a shows an architecture of a camera head according to a first embodiment of the invention;

-la figure 2b est une variante de la figure 2a; FIG 2b is a variant of Figure 2a; -la figure 3 illustre une architecture d'une tête de caméra selon un deuxième mode de réalisation de l'invention; 3 illustrates an architecture of a camera head according to a second embodiment of the invention;

-la figure 4 illustre un endoscope muni d'une tête de caméra selon l'invention, miniaturisée. 4 illustrates an endoscope with a camera head according to the invention, miniaturized.

Un premier mode de réalisation d'une tête de caméra selon l'invention est représenté sur la figure 2a . A first embodiment of a camera head according to the invention is shown in Figure 2a.

La tête de caméra 100 comprend une partie photodétection 110 et une partie coupleur 130. La partie photodétection est semblable à celle déjà décrite en relation avec la figure 1 sous la référence 10 et comprend un photodétecteur 111 et un dispositif de traitement de signal de proximité 112. The camera head 100 includes a photodetecting portion 110 and a coupler portion 130. The photodetecting section is similar to that already described in relation with figure 1 under reference 10 and comprises a photodetector 111 and a processing device proximity signal 112 .

Le coupleur 130 comprend un objectif 120, qui permet la reprise d'images et la focalisation dans un plan de capture du photodétecteur 111. The coupler 130 includes a target 120, which allows the recovery image and focusing in a catch plan of the photodetector 111.

L'objectif 120 est à parties non mobiles et comprend au moins une lentille liquide 122, permettant une mise au point des images en fonction d'une tension qui lui est appliquée. The target 120 is not moving parts and comprises at least one liquid lens 122, allowing focus images based on a voltage applied thereto. Dans l'exemple illustré, l'objectif comprend une combinaison optique 121 , qui est à parties non mobiles, et une lentille accordable électriquement 122 placée devant, c'est à dire entre la combinaison optique 121 et la fenêtre w3 destinée à faire face à l'extrémité proximale de l'endoscope. In the example shown, the objective includes an optical combination 121, which is not movable, and a tunable lens 122 in front electrically, ie between the optical assembly 121 and w3 window for face the proximal end of the endoscope. Cette lentille assure alors une fonction d'optique de focalisation accordable dans l'objectif 121. This lens then provides an optical tunable function of focusing the objective 121.

On rappelle qu'une lentille liquide accordable électriquement est une lentille qui utilise les propriétés d'un liquide conducteur pour commander la déformation d'une surface au contact de ce liquide, en sorte que la distance focale s'en trouve modifiée, et donc la puissance optique. Recall that a tunable liquid lens is electrically a lens that uses the properties of a conductive liquid to control the deformation of a surface in contact with the liquid, so that the focal length is modified and therefore the optical power. Plus précisément, une telle lentille liquide a une forme de cône renfermant deux liquides transparents qui ne se mélangent pas, un premier conducteur d'électricité et un deuxième isolant. More specifically, such a liquid lens has a cone shape having two transparent liquids that do not mix, a first electrical conductor and a second insulator. En pratique on utilise par exemple de l'eau pour le premier et de l'huile pour le second. In practice, for example, water is used for the first and the second oil. Les parois de la lentille sont hydrophobes et renferment des électrodes par lesquelles une tension de commande peut-être appliquée. the lens of the walls are hydrophobic and contain electrodes through which a control voltage may be applied. La frontière entre les deux liquides constitue un dioptre liquide qui se déforme au gré de la tension de commande appliquée, sous l'action du premier liquide conducteur. The boundary between the two liquids is a liquid diopter which deforms according to the applied control voltage, under the action of the first conductive liquid. Le passage d'une surface convexe à concave peut être obtenu en une fraction de seconde. The transition from a concave to convex surface may be obtained in a fraction of a second. Les tensions de commande sont faibles de l'ordre de quelques volts au maximum, et l'électronique de commande associée est simple à mettre en œuvre. The control voltages are low in the order of a few volts to the maximum, and the associated control electronics is simple to implement.

Le phénomène est succinctement le suivant : en l'absence de charge électrique, le premier liquide évite les parois et forme alors un arc de cercle, laissant le deuxième liquide occuper l'espace laissé libre par le premier liquide. The phenomenon is briefly as follows: in the absence of electrical charge, the first liquid prevents the walls and then forms an arc, leaving the second liquid occupy the space left by the first liquid. Lorsqu'une tension de commande est appliquée, la charge électrique rend les parois moins hydrophobes. When a control voltage is applied, the electrical charge makes them less hydrophobic walls. Le premier liquide est alors attiré par les électrodes, et se colle aux parois, déformant le dioptre, c'est à dire la surface entre les deux liquides. The first liquid is then attracted by the electrodes and stick to the walls, deforming the optical surface, ie the surface between the two liquids. Ce phénomène permet de changer la réfraction de la lumière incidente par la lentille, comme une fonction de la tension appliquée. This phenomenon will change the refraction of incident light through the lens, as a function of the applied voltage.

Utilisé dans un objectif, le réglage de cette tension permet de réaliser une mise au point jusqu'à ce qu'un objet visé dans l'objectif apparaisse net. Used in a goal, setting this voltage allows a development until an object under the objective appears sharp.

Un dispositif électronique de proximité 123 avec une batterie par exemple peut être prévu dans le coupleur, commandé manuellement par une touche digitale 124, étanche, prévue sur le coupleur, pour appliquer une tension adaptée permettant la mise au point. An electronic device proximity 123 with a battery for example may be provided in the coupler, manually controlled by a softkey 124, sealed, provided on the module, for applying a suitable voltage to the focus. Dans une variante représentée sur la figure 2b, la tension de commande nécessaire est pilotée par le dispositif de traitement de signal 1 12 du photodétecteur 1 1 1 , par une interface électrique adaptée 125. En pratique on pourra prévoir une connexion électrique à l'interface caméra-objectif dans une zone étanche, typiquement à l'intérieur de la zone du joint J3. In a variant shown in Figure 2b, the necessary control voltage is controlled by the signal processing device 1 12 of the photodetector 1 1 1, by an electrical interface adapted 125. In practice it may be provided an electrical connection at the interface camera lens in a sealed zone, typically within the region of the joint J3. Dans cette variante, on peut prévoir une mise au point manuelle, au moyen d'une touche digitale qui permet de régler la tension de commande à faire appliquer via l'interface électrique 125. On peut aussi prévoir une mise au point automatique. In this variant, there may be a focus manually, using a digital key that adjusts the control voltage to apply via an electrical interface 125. autofocus can also be provided. Le dispositif de traitement de signal 112 intègre alors des modules de traitement de signal adaptés bien connus de l'homme du métier, pour piloter la lentille. The signal processing device 112 then integrates the adapted signal processing modules well known to those skilled in the art, for driving the lens.

Dans un tel mode, on peut prévoir une mise au point automatique, selon un mode impulsionnel, ou continu. In this mode, there may be a auto focus, according to a pulsed mode, or continuously. Le mode continu a pour conséquence de faire perpétuellement la mise au point. The continuous mode has the effect of constantly doing development. Un tel fonctionnement peut être gênant dans des phases opératoires dans lesquels des instruments bougent dans le champ de vision (échanges d'instruments ...). Such operation can be troublesome in operating phases in which the instruments move in the field of view (instrument exchanges ...). Aussi est-il avantageux de prévoir un mode impulsionnel de mise au point automatique, selon lequel la mise au point est effectuée ponctuellement, sur appui d'une touche prévue à cet effet sur la tête de caméra, ou à intervalles périodiques. It is therefore advantageous to provide a pulsed mode autofocus, in which the development is carried out punctually, on pressing a key provided for this purpose on the camera head, or at periodic intervals. La tête de caméra comprend alors un ensemble 114 de touches digitales, reliées au dispositif de traitement de signal 112. Ce dernier vient lire l'état de ces touches pour actionner l'un ou l'autre des modes de mise au point prévus. The camera head then comprises a set of 114 digital pad connected to the signal processing device 112. The latter has just read the state of these buttons to activate one or other of the planned development modes.

En pratique et comme représenté sur la figure 2a, la ou les lentilles accordables 122 peuvent être disposées devant la combinaison optique comme représenté sur la figure 2a, ou encore derrière, comme représenté sur la figure 2b. In practice, and as shown in Figure 2a, the or tunable lens 122 may be disposed in front of the optical combination as shown in Figure 2a, or behind, as shown in Figure 2b.

Avantageusement, la ou les lentilles accordables 122 sont intégrées dans la combinaison optique 121 (non représenté), c'est à dire qu'elles remplacent d'autres éléments optiques de cette combinaison. Advantageously, the or tunable lenses 122 are integrated in the optical combiner 121 (not shown), ie they replace other optical elements of this combination. De cette façon, on améliore la transmission optique de la tête de caméra, en réduisant le nombre d'éléments optiques nécessaire. In this way, it improves the optical transmission of the camera head by reducing the number of optical elements required.

On peut aussi prévoir que le traitement de signal associé à la mise au point est effectué par un dispositif externe CT de traitement de signal, avantageusement un dispositif permettant la commande et la configuration automatique de la tête de caméra. It is also possible that the signal processing associated with the development is performed by a device external CT signal processing, preferably a device for controlling and automatic configuration of the camera head. On dispose alors d'un mode de mise au point automatique déporté. It then has a focus mode deported auto focus.

Selon un mode préféré de réalisation de l'invention illustré sur la figure 3, la tête de caméra est réalisée dans un boîtier monolithique, supprimant ainsi le couplage opto-mécanique habituellement nécessaire entre la partie photodétection et la partie coupleur. According to a preferred embodiment of the invention illustrated in Figure 3, the camera head is made in a monolithic housing, eliminating the opto-mechanical coupling usually necessary between the photodetecting portion and the coupler portion. Le nombre d'éléments optiques est diminué puisqu'il n'y a plus qu'une fenêtre étanche w4, destinée à venir face à l'extrémité proximale de l'endoscope 2. The number of optical elements is reduced since there is a sealed window w4, intended to come opposite to the proximal end of the endoscope 2.

La tête 200 de caméra comprend alors, après cette fenêtre, un objectif 220, le photodétecteur 21 1 et le dispositif de traitement de signal 212 associé. The camera head 200 then comprises, after this window, a lens 220, the photodetector 212 21 1 and the associated signal processing device.

L'objectif 220 comprend, comme décrit en relation avec les figures 2a et 2b, une combinaison optique 221 sans parties mobiles et au moins une lentille liquide électriquement accordable 222. Cette lentille reçoit alors sur ses électrodes de contact 223, une tension pilotée par des moyens électroniques de proximité, typiquement intégrés dans le dispositif de traitement de signal 212. Comme décrits en relation avec les figures 2a et 2b, la ou les lentilles liquides peuvent être placées devant ou derrière la combinaison optique, ou intégrées à la combinaison optique. The objective 220 comprises, as described in connection with Figures 2a and 2b, an optical combiner 221 with no moving parts and at least one electrically tunable liquid lens 222. This lens then receives on its contact electrodes 223, a voltage controlled by the electronic means of proximity, typically integrated into the signal processing device 212. as described in relation to figures 2a and 2b, or the liquid lens can be placed before or behind the combination optical, or integrated with the optical combination. Les modes de mise au point manuel, automatique et déporté, en impulsionnel ou en continu sont avantageusement implémentés. The modes of manual focus, auto and deported, in pulsed or continuous are advantageously implemented. A cet effet des touches digitales de commande 214 associées aux différents modes de fonctionnement sont prévues sur la tête de caméra. For this purpose the digital control keys 214 associated with the different operating modes are provided on the camera head. Ces touches sont prévues étanches. These keys are provided sealed. Toutes ces touches peuvent être prévues sur le dispositif externe CT, selon un mode déporté. All of these keys may be provided on the CT external device, according to an offset mode. Le chirurgien qui manipule l'endoscope, ou un assistant hors du champ opératoire peuvent ainsi indifféremment commander chacun ces différentes fonctions, le premier en utilisant les touches prévues sur la tête de caméra, et le second, en utilisant les touches déportées sur le dispositif externe CT. The surgeon manipulates the endoscope, or a wizard out of the operative field and can either control each of these functions, the first using the buttons provided on the camera head and the second, using the remote keys on the external device CT. De préférence, plusieurs lentilles liquides accordables sont prévues, avec une commande associée pilotée de façon déportée, par le dispositif CT, permettant des opérations de type zoom automatique, c'est à dire des opérations de réduction ou d'agrandissement automatique des images. Preferably, several tunable liquid lenses are provided with a remote controlled manner associated command by the CT device, allowing automatic zoom-type operations, ie operations for reducing or enlarging images automatically. De préférence, la tête de caméra selon l'invention est prévue pour être autoclavable. Preferably, the camera head according to the invention is arranged to be autoclavable. Dans ce cas, la ou les lentilles liquides sont telles qu'elles supportent la haute température appliquée dans le traitement en autoclave (typiquement 134 0 C), tant au niveau des liquides utilisés, choisis pour ne pas se dégrader de manière irréversible avec la haute température, qu'au niveau de la structure optique qui sera prévue pour supporter les pressions élevées dues à la dilatation des liquides avec la température. In this case, the liquid or the lens are such that they bear the high temperature applied in the autoclave treatment (typically 134 0 C), both at the level of the liquids used, selected not to degrade irreversibly with high temperature at the level of the optical structure that will be provided to withstand the high pressures due to liquid expansion with temperature.

Un autre aspect de l'invention est illustré sur la figure 4. L'évolution technologique actuelle permet en effet d'envisager la réalisation d'une tête de caméra selon l'invention, sous forme miniaturisée, de dimensions telles qu'elle peut être intégrée dans l'endoscope 2, à l'extrémité distale d. Another aspect of the invention is illustrated in Figure 4. The current technological evolution makes it possible to envisage the production of a camera head according to the invention in miniaturized form, dimensions such that it can be integrated in the endoscope 2 to the distal end. Dans une telle application, le photodétecteur comprendra généralement un unique capteur, et l'endoscope ne comportera plus d'oculaire. In such an application, the photodetector will generally comprise a single sensor, and the endoscope further include eye. Un endoscope à tête de caméra intégrée, à bas coût est ainsi avantageusement obtenu. An endoscope camera head with integrated, low cost is thus advantageously obtained.

L'invention qui vient d'être décrite est particulièrement adaptée à des applications médicales. The invention that has just been described is particularly suitable for medical applications. Elle tient compte des aspects normatifs du domaine. It reflects the normative aspects of the field. Notamment tous les dispositifs électriques sont en boîtiers isolés électriquement et fonctionnent à très basse tension de sécurité. Including all electrical devices are electrically insulated housings and operate at very low safety voltage. L'aspect monolithique et la simplification de la mise au point obtenue avec une tête de caméra selon l'invention, est aussi avantageuse pour des applications de type industriel. The monolithic and simplifying the development achieved with a camera head according to the invention is also advantageous for industrial type applications.

Patent Citations
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Classifications
International ClassificationA61B1/04
Cooperative ClassificationG02B3/14, A61B1/042, G02B23/243, G02B26/004, G02B23/2438, A61B1/0019
European ClassificationA61B1/00S6B, G02B26/00L, G02B23/24B2B1, G02B23/24B2B, G02B3/14
Legal Events
DateCodeEventDescription
13 Apr 2006AKDesignated states
Kind code of ref document: A1
Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BW BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DE DK DM DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS JP KE KG KM KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV LY MA MD MG MK MN MW MX MZ NA NG NI NO NZ OM PG PH PL PT RO RU SC SD SE SG SK SL SM SY TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN YU ZA ZM ZW
13 Apr 2006ALDesignated countries for regional patents
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