Brevet FR2882883A1 — publié le 20060908

La présente invention concerne un endoscope électronique comportant un vidéoscope et un processeur vidéo; elle a trait en particulier à un traitement de signaux pour l'affichage d'une image observée tout en enregistrant une image fixe. Dans un endoscope électronique, un dispositif à couplage de charges (CCD) à transfert interligne (IT) est utilisé pour afficher une image animée sur un moniteur, dans lequel des signaux de pixels d'image de trame impaire et des signaux de pixels d'image de trame paire sont extraits alternativement du dispositif CCD pendant un intervalle de lecture d'une trame. Lors de l'affichage ou de l'enregistrement d'une image fixe générée par une exposition en une seule fois, un élément de masquage ou d'occultation est entraîné de façon à arrêter la lumière qui est émise depuis une lampe et dirigée sur un objet, pendant un intervalle de lecture d'une trame. Ainsi, des signaux de pixels d'image de ligne impaire et des signaux de pixel d'image de ligne paire sont extraits du dispositif CCD dans l'ordre, pendant un intervalle de lecture d'une image complète (deux trames), afin d'obtenir une image fixe de haute qualité, sans flou. L'invention a pour objet de proposer un système d'endoscope électronique capable d'afficher en douceur et en continu une image observée sans interruption d'un affichage d'image tout en enregistrant une image fixe. Un endoscope électronique selon l'invention comporte une source de lumière qui rayonne une lumière d'éclairage, un processeur d'images animées et un processeur d'images fixes. Le processeur d'images animées lit alternativement des signaux de pixels d'image de trame impaire correspondant à une trame impaire, et des signaux de pixels d'image de trame paire correspondant à une trame paire pour générer une image animée. Par exemple, une trame valant des signaux de pixels d'image est stockée temporairement dans une mémoire en tant que données d'image et est mise à jour dans chaque intervalle enregistré. Le processeur d'image fixe lit en alternance des signaux de pixels d'image de ligne impaire et des signaux de pixels d'image de ligne paire sur un intervalle de deux trames pour générer une image fixe sur la base d'une image complète correspondant à des signaux de pixels d'image générés par une exposition en une fois (désignée ici "exposition d'image fixe"). La lumière d'éclairage est arrêtée pendant un intervalle enregistré suivant dans l'intervalle de deux trames. Par exemple, un élément d'arrêt tel qu'un obturateur à éclipses est appliqué. En ce qui concerne un réglage du temps d'exposition, par exemple, un obturateur tournant qui a une ouverture et une partie de masquage est prévu. L'ouverture et la partie de masquage sont formées de façon à laisser passer et arrêter alternativement la lumière d'éclairage, et elles tournent de façon à régler le temps d'exposition. L'endoscope électronique comporte en outre un processeur de modification d'image et un afficheur d'image provisoire. Le processeur de modification d'image commute entre une activation du processeur d'image animée pour l'affichage de l'image animée, et une activation du processeur d'image fixe pour l'affichage de l'image fixe. Par exemple, un bouton de commutateur pour l'affichage et/ou l'enregistrement d'une image fixe est prévu sur le vidéoscope. Alors que le processeur d'image fixe lit les signaux de pixels d'image de ligne impaire et de ligne paire sur les intervalles de deux trames, l'afficheur d'image provisoire affiche une image provisoire sur la base d'au moins l'un des signaux de pixels d'image de trame impaire et des signaux de pixels d'image de trame paire, qui sont obtenus par une exposition avant l'exposition d'image fixe, à savoir l'exposition en une fois pour l'enregistrement d'une image fixe. Pendant que les signaux de pixels d'image de ligne impaire et de ligne paire sont lus sur l'intervalle de deux trames, l'image observée est affichée indépendamment de l'arrêt de la lumière d'éclairage. Par conséquent, un intervalle de suppression, pendant lequel l'image observée n'est pas affichée et un écran devient noir, n'apparaît pas, et l'opérateur peut continuer convenablement un travail tel qu'une opération utilisant un endoscope électronique tout en enregistrant une image fixe. Pour afficher l'image provisoire en réglant un temps de mise à jour, par exemple, l'afficheur d'image provisoire modifie un intervalle de mise à jour des données d'image en le faisant passer d'un intervalle d'une trame à l'intervalle de deux trames lorsque commence l'activation du processeur d'image fixe. Facultativement, l'afficheur d'image provisoire arrête une mise à jour des données d'image tandis que l'image complète correspondant à des signaux d'image de pixels, générés par l'exposition d'image fixe, est lue sur l'intervalle de deux trames. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels: la figure 1 est un schéma fonctionnel simplifié d'un endoscope électronique selon une première forme de réalisation; la figure 2 est une vue en plan d'un obturateur rotatif; la figure 3 est une vue en plan d'un découpeur ou obturateur à éclipses; la figure 4 est une vue montrant un diagramme des temps d'un processus d'enregistrement; et la figure 5 est une vue montrant un diagramme des 30 temps d'un processus d'enregistrement selon une seconde forme de réalisation. La figure 1 est un schéma fonctionnel simplifié d'un endoscope électronique selon la première forme de réalisation. L'endoscope électronique comporte un vidéoscope 50 pourvu d'un capteur CCD (dispositif à couplage de charges) 54 et un processeur vidéo 10 qui comporte une lampe 12 et qui traite des signaux de pixels d'image extraits du dispositif CCD 54. Le vidéoscope 50 est connecté de façon amovible au processeur vidéo 10; et un moniteur 52 et un enregistreur 53 qui enregistre une image fixe sont connectés au processeur vidéo 10. Lorsqu'on positionne sur MARCHE un bouton (non représenté) d'interrupteur de lampe, une unité 11 de commande de lampe fournit de l'énergie électrique à la lampe 12 afin que la lampe 12 rayonne de la lumière d'éclairage. La lumière émise depuis la lampe 12 arrive à la surface d'incidence 51A d'un guide de lumière 51 en passant par un obturateur rotatif 15 et une lentille collectrice 16. Le guide de lumière 51 est constitué d'un faisceau de fibres optiques pour diriger la lumière jusqu'à un bout extrême du vidéoscope 50. La lumière sort de la partie extrême 51B du guide de lumière 51 et éclaire un objet observé en passant par une lentille de diffusion (non représentée). La lumière réfléchie sur l'objet atteint le capteur CCD 54 en passant par une lentille d'objectif (non représentée), afin qu'une image de l'objet soit formée sur la zone photosensible du capteur CCD 54. Un filtre de couleurs, constitué par un damier d'éléments des quatre couleurs jaune (Y) , magenta (M), cyan (C) et verte (G), est disposé sur la zone de photoréception de façon que les éléments des quatre couleurs soient opposés à des pixels agencés dans la zone photosensible. Sur la base de la lumière passant à travers chaque élément de couleur, des signaux analogiques de pixels d'image sont générés par l'effet de conversion photoélectrique. Les signaux de pixels d'image générés sont extraits du capteur CCD 54 à intervalles de temps réguliers, conformément à des signaux d'impulsions d'horloge délivrés en sortie d'un circuit d'attaque 54 du capteur CCD. Un circuit 58 de commande de temps dans le vidéoscope 50 règle un temps de sortie des signaux d'impulsions d'horloge. Le capteur CCD 54 est un capteur CCD à transfert interligne et, pour le procédé de formation d'images en couleurs utilisant un filtre de couleurs incorporé à la puce, on applique le système appelé "système séquentiel de lignes à différence de couleur". Par conséquent, pendant l'affichage d'une image animée, les charges photogénérées dans des pixels voisins les uns des autres sont mélangées, et des signaux de pixels d'image de trame impaire et des signaux de pixels d'image de trame paire sont extraits alternativement du capteur CCD 54. La norme NTSC (ou PAL) est appliquée ici en tant que norme de télévision; en conséquence, les signaux de pixels d'image de trame impaire ou paire sont extraits du capteur CCD 54 à un intervalle de temps de 1/60 (ou 1/50) seconde, et ils sont ensuite appliqués à un amplificateur 55. Les signaux de pixels d'image sont amplifiés dans l'amplificateur 55 et sont soumis à des traitements donnés dans un premier circuit 57 de traitement de signaux. Les signaux de pixels d'image traités sont appliqués à un second circuit 28 de traitement de signaux. Dans le second circuit 28 de traitement de signaux, divers traitements, tels qu'un traitement de correction de gamma, un traitement de balance des blancs et autres, sont exécutés sur les signaux de pixels d'image afin que des signaux d'image numériques soient générés et stockés temporairement dans une mémoire 29 d'image en tant que données d'images numériques. Les signaux d'image numériques sont extraits de la mémoire d'image, et des signaux vidéo, tels que des signaux NTSC, sont délivrés en sortie au moniteur 52 à un temps donné et, ainsi, une image observée est affichée sur le moniteur 52 en tant qu'image animée. Par ailleurs, lors de l'affichage d'une image fixe sur le moniteur 52 et de l'enregistrement de l'image fixe dans l'enregistreur 53 en appuyant sur un bouton d'immobilisation 53A sur le vidéoscope 50, on exécute un processus de lecture en une fois, dans lequel une image complète correspondant à des signaux de pixels d'image est générée par une exposition en une fois. Lorsque des charges électriques sont accumulées par une exposition en une fois, des signaux de pixels d'image correspondant à une ligne impaire dans la matrice de pixels sont extraits du capteur CCD 54 sur un intervalle de lecture d'une trame et, ensuite, des signaux de pixels d'image correspondant à une ligne paire dans la matrice de pixels sont extraits du capteur CCD 54 sur un intervalle de lecture d'une trame. Une trame correspondant à des signaux de pixels d'image d'une ligne impaire et une trame correspondant à des signaux de pixels d'image d'une ligne paire sont appliquées respectivement à l'amplificateur 55, au premier circuit 57 de traitement de signaux et au second circuit 28 de traitement de signaux. Puis des signaux d'image de trame impaire et des signaux d'image de trame paire sont délivrés respectivement en sortie au moniteur 52. Une trame correspondant à des signaux de pixels d'image d'une ligne impaire et une trame correspondant à des signaux de pixels d'image d'une ligne paire, qui sont traitées dans le second circuit 28 de traitement de signaux, sont également appliquées à l'enregistreur 53 en tant que données d'image fixe. Un circuit 22 de commande du système comprenant une unité centrale de traitement CPU (non représentée) commande chaque circuit dans le processeur vidéo 10, et délivre en sortie des signaux de commande à l'unité 11 de commande de lampe, au second circuit 28 de traitement de signaux et autres. Un circuit de commande de temps, situé dans le processeur vidéo 10 (non représenté), délivre en sortie des signaux d'impulsions d'horloge à chaque circuit dans le processeur vidéo 10 pour régler un temps de traitement, et délivre en sortie des signaux synchrones qui sont additionnés aux signaux vidéo, pour le second circuit 28 de traitement de signaux. Le circuit 22 de commande du système commande un temps de sortie des signaux d'impulsions d'horloge appliqués à chaque circuit. par exemple, le circuit 22 de commande du système ajuste un temps de sortie de signaux d'impulsions d'horloge, qui sont délivrés en sortie à la mémoire d'image 29 conformément a l'actionnement du bouton d'immobilisation 53A pour renouveler ou réécrire des données d'image, et règle un temps de sortie de signaux d'impulsions d'horloge qui sont délivrés en sortie du circuit d'attaque 59 du capteur CCD pour attaquer le capteur CCD 54. Une unité de commande d'écran 56, prévue dans le vidéoscope 50, commande le premier circuit 55 de traitement de signaux et le circuit 58 de commande de temps. Le circuit 58 de commande de temps délivre en sortie des signaux d'attaque pour le circuit 59 d'attaque du capteur CCD conformément aux signaux de commande délivrés en sortie de l'unité 56 de commande d'écran. Le processus de lecture des signaux d'impulsions d'horloge est ainsi commandé. Lorsque le vidéoscope 50 est connecté au processeur vidéo 10, des données sont transmises entre le vidéoscope 50 et le processeur vidéo 10. L'obturateur rotatif 15 est relié à un moteur (non représenté) et tourne à une vitesse constante sur la base de signaux d'attaque provenant d'un circuit 23 d'attaque du moteur. Un découpeur ou obturateur à éclipses 17, qui masque ou arrête la lumière devant être dirigée sur la partie extrême du vidéoscope 50, est placé entre l'obturateur rotatif 15 et la lentille collectrice 16, et comporte une bobine à courant continu (qui n'est pas représentée ici). Le découpeur 17 se déplace conformément à une série de signaux à impulsions provenant d'un circuit d'attaque 24 à modulation d'impulsions en largeur. La figure 2 est une vue en plan de l'obturateur rotatif 15. La figure 3 est une vue en plan du découpeur 17. L'obturateur rotatif 15 est constitué d'une ouverture 15A qui laisse passer la lumière provenant de la lampe 12 et d'une partie faisant écran 15B qui fait écran ou masque la lumière. L'ouverture 15A est formée de façon que deux trous en forme d'arcs soient opposés l'un à l'autre. L'obturateur rotatif 15 tourne sur un tour dans un intervalle de lecture d'une image complète (= 1/30 ou 1/25 seconde). Par conséquent, le demicercle 15P de l'obturateur rotatif 15 correspond à un intervalle de lecture d'une trame (= 1/60 ou 1/50 seconde). Pendant que l'obturateur rotatif 15 tourne d'un demi-tour, l'ouverture 15A et la partie de masquage 15B passent tour à tour par le chemin de la lumière émise depuis la lampe 12. Ainsi, un intervalle d'exposition et un intervalle d'occultation apparaissent alternativement dans un intervalle de lecture d'une trame, ce qui correspond au fonctionnement d'un obturateur électronique. Lors de l'affichage et de l'enregistrement de l'image fixe, une image complète correspondant à des signaux de pixels d'image est obtenue par de la lumière passant à travers une ouverture 15A, à savoir par une rotation de l'obturateur rotatif 15 sur un demi-tour. Puis, l'image complète obtenue correspondant aux signaux de pixels d'image est extraite du capteur CCD 54 sur l'intervalle de lecture d'une image complète (= 1/30 ou 1/25 seconde). Etant donné que l'autre ouverture 15A passe par le chemin de la lumière pendant l'intervalle restant (= 1/60 ou 1/50 seconde) , le découpeur 17 se déplace de façon à arrêter la lumière d'éclairage lorsque l'autre ouverture 15A passe par le chemin de la lumière. Sur la figure 3, la position dans laquelle le découpeur 17 ne fait pas écran, qui permet à la lumière de passer à travers un trou en forme d'arc de l'ouverture 15A, est représentée en traits pleins, alors que la position dans laquelle le découpeur 17 fait écran, qui arrête la lumière lorsque l'autre trou en forme d'arc de l'ouverture 15A passe par le chemin de la lumière, est représentée en traits tiretés. Le découpeur 17 est une bobine du type à pivot, et comporte une bobine 17A à courant continu et un élément à plaque 17B qui pivote autour d'un axe central 17C. Lorsque le découpeur 17 se déplace de façon à faire écran à la lumière d'éclairage, une partie extrême 17D de l'élément à plaque 17B recouvre le chemin de la lumière ou l'ouverture 15A de l'obturateur rotatif 15. Le circuit 24 d'attaque à modulation d'impulsions en largeur (MIL) et une unité de commande à modulation d'impulsions en largeur MIL, qui délivre en sortie une séquence de signaux à impulsions à la bobine 17A. La figure 4 est une vue montrant un diagramme des temps du processus d'enregistrement. Dans un état où le bouton 53A d'immobilisation ou de figeage n'est pas enfoncé, à savoir lorsqu'une image animée est affichée, des signaux de pixels d'image d'une trame impaire et des signaux de pixels d'image d'une trame paire sont extraits alternativement du capteur CCD 54 à raison de 1/60 (ou 1/50) d'un second intervalle, tandis que des signaux de pixels adjacents sont mélangés, comme décrit plus haut. Etant donné que le capteur CCD 54 est un dispositif CCD du type interligne, les charges photogénérées, qui sont accumulées par un temps d'exposition donné, sont lues dans le temps d'exposition suivant. Par exemple, des signaux de pixels d'image, qui sont accumulés à "n-1" du temps d'exposition et correspondent à la trame paire, sont extraits du capteur CCD 54 à "n" du temps d'exposition, comme indiqué sur la figure 4. Des signaux d'impulsions d'horloge, qui mettent à jour les données d'image dans la mémoire d'image 29, sont délivrés en sortie à la mémoire d'image 29 à un intervalle de temps de 1/60 (ou 1/50). Lorsqu'on appuie sur le bouton d'immobilisation 53A pour commencer l'enregistrement d'une image fixe, tous les signaux de pixels, qui sont obtenus pendant un temps d'exposition en une fois (sur la figure 4, les signaux dans l'ordre de "n"), sont extraits du capteur CCD 54 sur un intervalle de lecture d'image complète. Concrètement, des signaux de pixels d'image de ligne impaire et des signaux de pixels d'image de ligne paire sont extraits du capteur CCD 54, tour à tour, sur des intervalles de deux trames. Pendant la lecture de tous les signaux de pixels d'image, le découpeur 17 se déplace pour arrêter la lumière d'éclairage. En outre, lors de l'exécution du processus d'enregistrement, l'intervalle de sortie des signaux d'impulsions d'horloge pour la mise à jour est modifié d'un intervalle d'une trame à des intervalles de deux trames (d'une image complète). Les intervalles de deux trames sont basés sur les signaux à impulsions "SP" qui sont délivrés en sortie à un temps d'exposition précédant immédiatement un temps d'exposition pour l'enregistrement de l'image fixe. Par conséquent, les signaux de pixels d'image de trame impaire et les signaux de pixels d'image de trame paire sont utilisés respectivement pour afficher l'image observée sur des intervalles de deux trames. Une image observée, formée par les signaux de pixels d'image de trame impaire, est affichée pendant 1/30 (ou 1/25) de seconde, et une image observée, formée par les signaux de pixels d'image de trame paire, est également affichée pendant 1/30 (1/25) de seconde. Après que l'image complète correspondant à des signaux de pixels d'image (signaux de pixels d'image de ligne impaire et signaux de pixels d'image de ligne paire) a été extraite du capteur CCD 54, l'intervalle de la mise à jour revient à un intervalle d'une trame. On décrira la seconde forme de réalisation en référence à la figure 5. La seconde forme de réalisation diffère de la première forme de réalisation par le fait que les données d'image ne sont pas renouvelées pendant. l'enregistrement de l'image fixe. La figure 5 est une vue montrant un diagramme des 35 temps d'un processus d'enregistrement selon la seconde forme de réalisation. Lorsqu'on met en marche le processus d'enregistrement en appuyant sur le bouton d'immobilisation 53A, comme montré sur la figure 5, des signaux d'impulsions d'horloge pour la mise à jour ne sont pas délivrés en sortie à la mémoire d'image 29 sur des intervalles de deux trames. Des signaux de pixels d'image d'une trame impaire, obtenus par une exposition précédant immédiatement l'exposition pour l'enregistrement de l'image fixe, sont alors utilisés pour afficher l'image observée jusqu'à ce que l'image complète correspondant à des signaux de pixels d'image pour l'image fixe soit extraite du capteur CCD 54. Les hommes du métier comprendront enfin que la description précédente porte sur des formes appréciées de réalisation du dispositif et que divers changements et diverses modifications peuvent être apportés à la présente invention, sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1. Endoscope électronique, caractérisé en ce qu'il comporte: une source de lumière (12) qui rayonne une lumière 5 d'éclairage; un processeur d'image animée qui lit alternativement des signaux de pixels d'image d'une trame impaire correspondant à une trame impaire et des signaux de pixels d'image d'une trame paire correspondant à une trame paire pour générer une image animée; un processeur d'image fixe qui lit alternativement des signaux de pixels d'image de ligne impaire et des signaux de pixels d'image de ligne paire sur deux intervalles de trames pour générer une image fixe sur la base d'une image complète correspondant à des signaux de pixels d'image générés par une exposition d'image fixe en une fois, la lumière d'éclairage étant arrêtée pendant un intervalle de trame suivant dans les deux intervalles de trames; un processeur de changement d'image qui effectue une commutation entre une activation du processeur d'image animée pour afficher l'image animée et une activation du processeur d'image fixe pour afficher l'image fixe; et un afficheur (52) d'image provisoire qui affiche une image provisoire sur la base d'au moins l'un des signaux de pixels d'image de trame impaire et des signaux de pixels d'image de trame paire qui sont obtenus par une exposition avant l'exposition d'image fixe pendant un enregistrement d'une image fixe, tandis que ledit processeur d'image fixe lit les signaux de pixels d'image de ligne impaire et de ligne paire sur les deux intervalles de trames. 2. Endoscope électronique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un obturateur rotatif (15) qui présente une ouverture (15A) et une partie faisant écran (15B) qui sont formées de façon à alternativement laisser passer et arrêter la lumière d'éclairage, lequel obturateur tourne pour régler un temps d'exposition. 3. Endoscope électronique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une trame correspondant à des signaux de pixels d'image est stockée temporairement dans une mémoire (29) en tant que données d'image et est mise à jour dans chaque intervalle enregistré, ledit afficheur d'image provisoire modifiant un intervalle de mise à jour des données d'image en le faisant passer d'un intervalle de trame à deux intervalles de trames lorsque l'activation du processeur d'image fixe commence. 4. Endoscope électronique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une trame correspondant à des signaux de pixels d'image est stockée temporairement dans une mémoire (29) en tant que données d'image et est mise à jour dans chaque intervalle enregistré, l'afficheur d'image provisoire arrêtant une mise à jour des données d'image pendant que l'image complète correspondant à des signaux d'image de pixels, générés par l'exposition d'image fixe, est lue sur deux intervalles de trames. 5. Appareil pour l'affichage d'une image observée associée à un endoscope électronique, caractérisé en ce 25 qu'il comporte: un processeur d'image fixe qui alternativement lit des signaux de pixels d'image d'une ligne impaire et des signaux de pixels d'image d'une ligne paire sur deux intervalles de trames pour générer une image fixe sur la base d'une image complète correspondant à des signaux de pixels d'image générés par une exposition d'image fixe en une fois, la lumière d'éclairage étant arrêtée pendant un intervalle enregistré suivant dans l'intervalle de deux trames; un processeur de changement d'image qui effectue une commutation entre une activation du processeur d'image animée pour l'affichage de l'image animée et une activation du processeur d'image fixe pour l'affichage de l'image fixe; et un afficheur (52) d'image provisoire qui affiche une image provisoire sur la base d'au moins l'un des signaux de pixels d'image de trame impaire et des signaux de pixels d'image de trame paire qui sont obtenus par une exposition avant l'exposition de l'image fixe pour un enregistrement de l'image fixe, tandis que ledit processeur d'image fixe lit les signaux de pixels d'image de ligne impaire et de ligne paire sur les deux intervalles de trames.