Endoscopio con conjunto en miniatura de formación de imágenes.

Un endoscopio (10) que comprende:

(a) un cuerpo flexible alargado (12) que tiene una porción de punta distal (14);

(b) al menos una fuente de luz (24a, 24b, 24c) para iluminar la escena visualizada desde dicha porción de punta distal;

(c) un medio de dispersión óptica (30) superpuesto distalmente sobre dicha fuente de luz de manera que dicho medio de dispersión óptica sea efectivo para dispersar la iluminación de dicha fuente de luz, de modo que ilumine la escena visualizada desde dicha porción de punta distal, sin impedir que la luz reflejada desde la escena alcance dicho conjunto de lentes;

(d) un conjunto de formación de imágenes (16) asociado con dicha porción de punta distal, incluyendo dicho conjunto de formación de imágenes:

(i) un chip sensor de imágenes (18) que incluye una matriz de dos dimensiones (20) de píxeles sensibles a la luz; y

(ii) un conjunto de lentes (22) desplegado para enfocar la luz de un campo de visión sobre dicho chip sensor de imágenes para generar una imagen de una escena visualizada desde dicha porción de punta distal, en el que

dicho conjunto de lentes está fijado directamente a dicho chip sensor de imágenes mediante una cantidad de adhesivo transparente, caracterizado por que;

dicho conjunto de lentes se extiende distalmente más allá de dicha al menos una fuente de luz, y en el que dicho medio de dispersión óptica rodea dicho conjunto de lentes sin superponerse sobre dicho conjunto de lentes.

Endoscopio con conjunto en miniatura de formación de imágenes CAMPO Y ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a endoscopios y, en particular, concierne un sensor en miniatura de formación de imágenes para su uso en endoscopios con un diámetro particularmente pequeño.

Se conoce el empleo de endoscopios con sensores de formación de imágenes para la obtención de imágenes de cavidades corporales incluyendo, pero sin limitarse a, los pulmones, el estómago, el colon, y el abdomen. Los endoscopios para formar imágenes de cavidades en el interior de los pulmones típicamente se denominan "broncoscopios", y los que se usan para formar imágenes del interior del colon típicamente se denominan "colonoscopios". Todos estos dispositivos con capacidad de formación de imágenes para examinar el interior de las cavidades corporales se denominan genéricamente en el presente documento "endoscopios". Hasta hace poco, los endoscopios flexibles empleaban fibra óptica para suministrar la imagen desde la punta distal del endoscopio hasta su extremo proximal. En los últimos años, se han construido vídeo endoscopios, en los que se coloca una videocámara en la punta distal y la imagen se suministra a su extremo proximal a través de cables eléctricos. Esta disposición mejora la calidad de la imagen y le da mayor flexibilidad al endoscopio, dado que los cables eléctricos son más flexibles que los fibroscopios.

Normalmente la videocámara cuenta con un control automático de ganancia (CAG) que controla el tiempo de exposición con el fin de evitar la saturación. El CAG puede implementarse internamente, ocupando cierta zona física, o como alternativa el AG puede controlarse desde el exterior a través de unas líneas de comando. Para sensores extremadamente miniatura, es decir, con diámetros inferiores a 3 milímetros, esta última es la única solución posible. Es necesario alimentar al sensor de imágenes con las señales de control mediante unas líneas exclusivas, además de otras líneas que son necesarias para suministrar energía y sacar el vídeo. Por lo tanto, el número mínimo de líneas necesarias es: al menos dos líneas para el suministro energético, dos líneas para la salida de vídeo y al menos una línea de control, lo que nos da un total de no menos de 5 líneas. En el que la iluminación activa se realiza mediante elementos emisores de luz asociados con la punta del endoscopio, esto requiere dos líneas adicionales. Si se utiliza una iluminación de tres colores, se requieren cuatro líneas adicionales.

Un endoscopio incluye su propia fuente de luz para iluminar una escena visualizada desde su punta. La luz típicamente se irradia en ondas esféricas en las que la densidad de flujo (la potencia por unidad de área) cae a medida que el área de la esfera aumenta. Cuando esta es la única fuente de iluminación, la intensidad de la luz ilumina los objetos en función de la inversa del cuadrado de la distancia entre la fuente y los objetos. Formar imágenes de pequeñas cavidades intracorpóreas tal como tubos bronquiales requiere un amplio rango dinámico de detección debido a la gran diferencia de distancias entre el tejido adyacente y la distancia relativamente lejana observada en el centro de este tubo. En la práctica, dado que el rango dinámico del sensor es finito, en un amplio ángulo de visión, en el que se observan tejidos muy cercanos y muy alejados en la misma exposición, es imposible obtener una imagen que esté libre de saturación y al mismo tiempo muestre claramente los elementos oscuros de la escena. Una breve exposición es preferible para adquirir la imagen del tejido adyacente, mientras que los tejidos más distantes requieren una exposición larga.

La incorporación de fuentes de luz en la punta distal de un endoscopio miniatura a menudo presenta problemas de distribución lumínica irregular. En particular, cuando se suministran diferentes colores de luz iluminadora desde diferentes diodos emisores de luz (LED), o mediante distintas fibras ópticas desde una fuente externa, las diferentes posiciones geométricas de las fuentes de luz para los diferentes colores a menudo causan un desequilibrio de color entre las diferentes partes de la imagen. Un problema adicional en sistemas muy diminutos es la proximidad de la fuente de luz a la matriz de detectores de imagen que puede conllevar una filtración de luz entre el conjunto de lentes y la matriz de sensores de imagen.

Por lo tanto existe la necesidad de un endoscopio miniatura con el que se consiga una dispersión efectiva de iluminación, se reduzca el número de conexiones por cable necesarias para el chip sensor de imágenes, y de este modo se facilite la implementación de un endoscopio cuyo diámetro no sea superior a 2 milímetros aproximadamente.

El documento JP 275218 divulga un endoscopio que incluye un tubo portalentes, que sujeta las lentes del objetivo y está formado con una parte externa roscada y una parte que se encaja en la parte exterior periférica, y un cilindro de sujeción de elementos, que sujeta un elemento de captación de imágenes en estado sólido.

El documento US 6.547.722 divulga un endoscopio que incluye una unidad óptica que tiene al menos un miembro óptico, y un marco de soporte de una unidad óptica para soportar la unidad óptica de modo que su posición pueda ajustarse en la dirección del eje óptico

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

La presente invención consiste en un endoscopio con un conjunto en miniatura de formación de imágenes de acuerdo con las reivindicaciones adjuntas.

De acuerdo con las enseñanzas de la presente invención se prevé, un endoscopio que comprende: (a) un cuerpo flexible alargado que tiene una porción de punta distal; y (d) un conjunto de formación de imágenes asociado con la porción de punta distal, incluyendo el conjunto de formación de imágenes: (i) un chip sensor de imágenes que incluye una matriz de dos dimensiones de píxeles sensibles a la luz; y (ii) un conjunto de lentes desplegado para enfocar la luz de un campo de visión sobre el chip sensor de imágenes para generar una imagen de una escena visualizada desde la porción de punta distal, en el que el conjunto de lentes está fijado directamente al chip sensor de imágenes mediante una cantidad de adhesivo transparente.

De acuerdo con otra característica de la presente invención, el conjunto de lentes incluye una lente cilindrica con gradiante de índice. Como alternativa, el conjunto de lentes incluye un ensamblaje de lentes compuestas.

De acuerdo con otra característica de la presente invención, el conjunto de lentes tiene un campo de visión de al menos 6° aproximadamente y más preferentemente de al menos 9° aproximadamente.

De acuerdo con otra característica de la presente invención, un área de la matriz de dos dimensiones de píxeles sensibles a la luz no es mayor a medio milímetro cuadrado.

De acuerdo con otra característica de la presente invención, el conjunto de formación de imágenes tiene un diámetro de no más de 2 milímetros.

De acuerdo con otra característica de la presente invención, también se prevé: (a) al menos una fuente de luz para iluminar la escena visualizada desde la porción de punta distal; y (b) un medio de dispersión óptica superpuesto distalmente sobre dicha fuente de luz de manera que el medio de dispersión óptica sea efectivo para dispersar la iluminación de la fuente de luz, de modo que ilumine la escena visualizada desde la porción de punta distal, sin impedir que la luz reflejada desde la escena alcance el conjunto de lentes.

De acuerdo con otra característica de la presente invención, el conjunto de lentes se extiende distalmente más allá de la al menos una fuente de luz, y en la que el medio de dispersión óptica rodea el conjunto de lentes sin superponerse sobre el conjunto de lentes.

De acuerdo con otra característica de la presente invención, el conjunto de formación de imágenes además incluye un medio sustancialmente opaco desplegado al menos entre la fuente de luz y la matriz de dos dimensiones de píxeles sensibles a la luz sin obstaculizar la propagación de la iluminación desde la fuente de luz hacia la escena.

De acuerdo con otra característica de la presente invención, el conjunto de formación de imágenes además incluye un medio sustancialmente transparente que se superpone sobre ambos, el medio de dispersión óptica y el conjunto de lentes.

De acuerdo con otra característica de la presente invención, la al menos una fuente de luz se implementa como una pluralidad de fuentes de luz de diferentes colores.

De acuerdo con otra característica de la presente invención, el chip sensor de imágenes es rectangular, y en la que la pluralidad... [Seguir leyendo]

1. Un endoscopio (1) que comprende:

(a) un cuerpo flexible alargado (12) que tiene una porción de punta distal (14);

(b) al menos una fuente de luz (24a, 24b, 24c) para iluminar la escena visualizada desde dicha porción de punta distal;

(c) un medio de dispersión óptica (3) superpuesto distalmente sobre dicha fuente de luz de manera que dicho medio de dispersión óptica sea efectivo para dispersar la iluminación de dicha fuente de luz, de modo que ilumine la escena visualizada desde dicha porción de punta distal, sin impedir que la luz reflejada desde la escena alcance dicho conjunto de lentes;

(d) un conjunto de formación de imágenes (16) asociado con dicha porción de punta distal, incluyendo dicho conjunto de formación de imágenes:

(i) un chip sensor de imágenes (18) que incluye una matriz de dos dimensiones (2) de píxeles sensibles a la luz; y

(ii) un conjunto de lentes (22) desplegado para enfocar la luz de un campo de visión sobre dicho chip sensor de imágenes para generar una imagen de una escena visualizada desde dicha porción de punta distal, en el que

dicho conjunto de lentes está fijado directamente a dicho chip sensor de imágenes mediante una cantidad de adhesivo transparente, caracterizado porque;

dicho conjunto de lentes se extiende distalmente más allá de dicha al menos una fuente de luz, y en el que dicho medio de dispersión óptica rodea dicho conjunto de lentes sin superponerse sobre dicho conjunto de lentes.

2. El endoscopio de la reivindicación 1, en el que dicho conjunto de lentes incluye una lente cilindrica con gradiente de índice.

3. El endoscopio de la reivindicación 1, en el que dicho conjunto de lentes incluye un ensamblaje de lentes compuestas.

4. El endoscopio de la reivindicación 1, en el que dicho conjunto de lentes tiene un campo de visión de al menos 6 [grados] aproximadamente.

5. El endoscopio de la reivindicación 1, en el que dicho conjunto de lentes tiene un campo de visión de al menos 9 [grados] aproximadamente.

6. El endoscopio de la reivindicación 1, en el que un área de dicha matriz de dos dimensiones de píxeles sensibles a la luz no es mayor a medio milímetro cuadrado.

7. El endoscopio de la reivindicación 1, en el que dicho conjunto de formación de imágenes tiene un diámetro de no más de 2 milímetros.

8. El endoscopio de la reivindicación 1, en el que dicho conjunto de formación de imágenes además incluye un medio sustancialmente opaco desplegado al menos entre dicha fuente de luz y dicha matriz de dos dimensiones de píxeles sensibles a la luz sin impedir que la iluminación se propague desde dicha fuente de luz hacia la escena.

9. El endoscopio de la reivindicación 1, en el que dicho conjunto de formación de imágenes además incluye un medio sustancialmente transparente superpuesto sobre ambos, dicho medio de dispersión óptica y dicho conjunto de lentes.

1. El endoscopio de la reivindicación 1, en el que dicha al menos una fuente de luz se implementa como una pluralidad de fuentes de luz de diferentes colores.

11. El endoscopio de la reivindicación 1, en el que dicho chip sensor de imágenes es rectangular, y en el que dicha pluralidad de fuentes de luz se despliegan a lo largo de no más de dos bordes de dicho chip rectangular, estando dicha matriz de dos dimensiones de píxeles sensibles a la luz situada proximal a la esquina de dicho chip sensor de imágenes más alejada de dichos dos bordes de dicho chip rectangular.

12. El endoscopio de la reivindicación 1, en el que dicha al menos una fuente de luz y dicho chip sensor de imágenes se despliegan sobre una placa de circuito común.

13. El endoscopio de la reivindicación 12, en el que dicha placa de circuito encaja dentro de una sección transversal circular de 2 milímetros de diámetro.

14. El endoscopio de la reivindicación 12, que además comprende una pluralidad de cables que pasan a lo largo de dicho cuerpo flexible alargado para su conexión a dicho chip sensor de imágenes y a dicha al menos una fuente de luz, estando dichos cables conectados a regiones de contacto de dicha placa de circuito sobre un lado proximal de dicha placa de circuito.

15. El endoscopio de la reivindicación 14, en el que dicho sensor de imágenes está conectado exactamente a cuatro de dicha pluralidad de cables.

16. El endoscopio de la reivindicación 12, que además comprende un conjunto de sensores de posición (4) que 1 incluye una pluralidad de bobinas de sensores, estando dicho conjunto de sensores de posición desplegado dentro

de dicho cuerpo flexible alargado cerca de un lado proximal de dicha placa de circuito.