專利名稱：電子內(nèi)窺鏡攝像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于醫(yī)用器械制造技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種電子內(nèi)窺鏡攝像裝置，特別 是應(yīng)用于人體上、下消化道的醫(yī)用電子內(nèi)窺鏡高分辨率攝像裝置。
背景技術(shù)：
隨著內(nèi)窺鏡外科、微創(chuàng)外科技術(shù)的迅猛發(fā)展，集傳統(tǒng)光學(xué)內(nèi)窺鏡技術(shù)與現(xiàn) 代計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)等高新技術(shù)于一身的醫(yī)用電子內(nèi)窺鏡已經(jīng)成為當(dāng)前 應(yīng)用非常廣泛的一種醫(yī)療儀器。電子內(nèi)窺鏡是一種將微型攝像機(jī)的圖像傳感器裝入內(nèi)鏡頂端部，以電纜替 代玻璃纖維傳像的內(nèi)窺鏡。相比纖維內(nèi)窺鏡，電子內(nèi)窺鏡具有分辨率高、清晰 度高、無視野黑點(diǎn)等諸多優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)，又容易遠(yuǎn)距離觀察與控制，并可采用圖 像處理技術(shù)獲取重要的特征信息，實(shí)現(xiàn)早期病灶的定量分析和準(zhǔn)確診斷。攝像 裝置是電子內(nèi)窺鏡的核心部件之一，小尺寸、高性能的電子內(nèi)窺鏡攝像裝置對(duì) 于減輕患者痛苦和增加診斷準(zhǔn)確性具有重要作用。目前，市場(chǎng)上最新的電子內(nèi)窺鏡已有IOO萬像素以上高分辨率成像的產(chǎn)品， 但這些產(chǎn)品均采用成本較高的CCD圖像傳感器，而且產(chǎn)品集中在少數(shù)幾個(gè)公司， 如01ympus、 Pentax等，推廣應(yīng)用受到限制。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種采用CMOS圖像傳感器的電子內(nèi)窺鏡攝像裝 置，其具有高分辨率、小尺寸、低成本等優(yōu)點(diǎn)。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下電子內(nèi)窺鏡攝像裝置， 包括微型鏡頭、鏡頭安裝座、CMOS圖像傳感器、PCB印刷電路板、LVDS編 碼芯片、有源晶振及導(dǎo)線束，微型鏡頭內(nèi)端部與鏡頭安裝座通過螺紋裝配，鏡頭安裝座的底面與CMOS圖像傳感器正面的非光學(xué)窗口部分膠合而固定，微型 鏡頭的像面正對(duì)CMOS圖像傳感器的光學(xué)窗口； CMOS圖像傳感器安裝于PCB 電路板的正面，PCB電路板的背面安裝LVDS編碼芯片和有源晶振，PCB電路 板與CMOS圖像傳感器、LVDS編碼芯片、有源晶振間進(jìn)行信號(hào)傳輸；CMOS 圖像傳感器的數(shù)字圖像信號(hào)輸出及場(chǎng)、行同步信號(hào)經(jīng)LVDS編碼芯片編碼成差 分信號(hào)經(jīng)導(dǎo)線束傳出體外。所述的電子內(nèi)窺鏡攝像裝置，鏡頭安裝座的底面尺寸不大于CMOS圖像傳 感器的封裝尺寸。所述的電子內(nèi)窺鏡攝像裝置，CMOS圖像傳感器的分辨率不小于100萬像素，且光學(xué)規(guī)格不大于l/4"。所述的電子內(nèi)窺鏡攝像裝置，微型鏡頭外端由玻璃蓋封蓋而保護(hù)，內(nèi)部安裝數(shù)個(gè)裝配壓圈，相鄰裝配壓圈之間留有間隙，間隙內(nèi)裝入鏡片，微型鏡頭的內(nèi)端裝有紅外截止濾光片。所述的電子內(nèi)窺鏡攝像裝置，鏡片呈球面或非球面狀。 所述的電子內(nèi)窺鏡攝像裝置，微型鏡頭采用非球面鏡頭。 所述的電子內(nèi)窺鏡攝像裝置，玻璃蓋的材料為石英或藍(lán)寶石。 所述的電子內(nèi)窺鏡攝像裝置，導(dǎo)線束包括電源線、差分信號(hào)線和控制信號(hào)線。所述的電子內(nèi)窺鏡攝像裝置，CMOS圖像傳感器通過焊盤安裝在PCB電路 板的正面，PCB電路板的背面通過焊盤安裝LVDS編碼芯片、有源晶振。本發(fā)明電子內(nèi)窺鏡攝像裝置采用高分辨率的CMOS圖像傳感器代替了成本 較高的CCD傳感器，LVDS編碼芯片能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)高速率傳輸，而且還能保持 低功率和抗噪聲性能，采用該技術(shù)方案使得圖像數(shù)據(jù)經(jīng)長距離(2米以上)傳輸 后重建時(shí)仍能得到高質(zhì)量的圖像。同時(shí)，微型鏡頭安裝座直接膠合固定在CMOS 圖像傳感器正面的非光學(xué)窗口部分，并且LVDS編碼芯片和有源晶振的封裝尺 寸都大大小于CMOS圖像傳感器的尺寸。因此，整個(gè)攝像裝置的尺寸與CMOS 圖像傳感器的封裝尺寸相當(dāng)。本發(fā)明電子內(nèi)窺鏡攝像裝置的主要優(yōu)點(diǎn)是在保證高分辨率、小尺寸的前提 下，降低了制造成本，特別是適用于人體上、下消化道的醫(yī)用檢測(cè)。
圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖示中l(wèi)-微型鏡頭，101-外端保護(hù)玻璃蓋，102-裝配壓圈，103-鏡片，104-紅外截止濾波片，2-鏡頭安裝座，3-CMOS圖像傳感器，4-PCB印刷電路板， 5-LVDS編碼芯片，6-有源晶振，7-導(dǎo)線束。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說明。如圖1所示，電子內(nèi)窺鏡攝像裝置包括微型鏡頭1、鏡頭安裝座2、 CMOS 圖像傳感器3、 PCB印刷電路板4， LVDS編碼芯片5、有源晶振6和導(dǎo)線束7。微型鏡頭1呈柱形，其外端面封蓋玻璃蓋101，玻璃蓋101采用石英或藍(lán)寶 石制成，該玻璃蓋101對(duì)微型鏡頭1起保護(hù)作用。微型鏡頭1的內(nèi)部間隔安裝 三個(gè)裝配壓圈102,相鄰裝配壓圈102間裝入鏡片103，鏡片103可選擇球面或 非球面鏡片。當(dāng)然，可以根據(jù)需要確定裝配壓圈102的數(shù)量，以適合任意多片 鏡片103的安裝。微型鏡頭1的內(nèi)端面安裝紅外截止濾波片104。微型鏡頭l的內(nèi)端外壁形成螺紋，該端部伸入鏡頭安裝座2，兩者通過螺紋 裝配，以實(shí)現(xiàn)調(diào)焦功能。鏡頭安裝座2的底面直接與CMOS圖像傳感器3正面 的非光學(xué)窗口部分膠合而固定，微型鏡頭1的像面正對(duì)CMOS圖像傳感器3的 光學(xué)窗口。 CMOS圖像傳感器3通過焊盤安裝在PCB電路板4的正面，PCB電 路板4的背面通過焊盤安裝LVDS編碼芯片5和有源晶振6， PCB電路板4與 CMOS圖像傳感器3、 LVDS編碼芯片5、有源晶振6間進(jìn)行信號(hào)傳輸。CMOS 圖像傳感器3的數(shù)字圖像信號(hào)輸出及場(chǎng)(Vsync)、行(Hsync)同步信號(hào)經(jīng)LVDS 編碼芯片5編碼成差分信號(hào)經(jīng)導(dǎo)線束7的其中一對(duì)導(dǎo)線傳出體外，整個(gè)攝像裝置的供電及控制通過導(dǎo)線束7的其它導(dǎo)線由體外傳入。由于鏡頭安裝座2直接膠合固定于CMOS圖像傳感器3正面的非光學(xué)窗口 部分，并且LVDS編碼芯片5和有源晶振6的封裝尺寸都大大小于CMOS圖像 傳感器3的尺寸。因此，整個(gè)攝像裝置的尺寸與CMOS圖像傳感器3的封裝尺 寸相當(dāng)。舉例來說，微型鏡頭l可選擇Olympus的GIF系列物鏡或自行制造， 鏡頭安裝座2根據(jù)微型鏡頭1的尺寸要求制造，CMOS圖像傳感器3選擇1/5.5" 圖像傳感器OV9660 (封裝尺寸4.485mmx4.985mm)， LVDS編碼芯片5選擇芯 片MAX9235 (封裝尺寸3mmx3mm)，有源晶振6選擇芯片ECS-2033-240 (封 裝尺寸2.5mmx2mm)， PCB電路板4根據(jù)尺寸要求制作，則整個(gè)攝像裝置的尺 寸可做到4.5mmx5mm左右，導(dǎo)線束7中的電源線、差分信號(hào)線、控制信號(hào)線間 采取一定的相互屏蔽措施，以防止信號(hào)間的相互干擾。CMOS圖像傳感器3、PCB 印刷電路板4、 LVDS編碼芯片5、有源晶振6都釆用現(xiàn)有技術(shù)，上述只是舉一 個(gè)例子予以說明，但并不能認(rèn)定為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。體內(nèi)組織經(jīng)微型鏡頭1成像在CMOS圖像傳感器3的感光面上，CMOS圖 像傳感器3將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，該電信號(hào)經(jīng)LVDS編碼芯片5編碼后，經(jīng) 導(dǎo)線7傳出體外，以進(jìn)行圖像重建。采用CMOS圖像傳感器可實(shí)現(xiàn)高分辨率成 像(分辨率優(yōu)于百萬像素)，采用LVDS編碼可實(shí)現(xiàn)信號(hào)的長距離(2米以上) 且高保真度傳輸，在保證高質(zhì)量圖像攝取與傳輸?shù)耐瑫r(shí)，縮小了攝像裝置的尺 寸。本電子內(nèi)窺鏡攝像裝置能夠達(dá)到130萬像素的分辨率和140°的視場(chǎng)。本發(fā)明電子內(nèi)窺鏡攝像裝置采用低成本、低功耗的CMOS圖像傳感器，分 辨率可達(dá)130萬像素，圖像傳感器芯片封裝尺寸約為4.5mmX5mm，微型鏡頭 及鏡頭安裝座的尺寸均小于或等于圖像傳感器芯片的封裝尺寸，且采用小尺寸 LVDS編碼芯片將CMOS圖像傳感器的輸出高頻數(shù)字信號(hào)編碼為差分信號(hào)，進(jìn) 行長距離的高保真度傳輸。整個(gè)攝像裝置的尺寸與CMOS圖像傳感器的封裝尺 寸相當(dāng)。采用非球面鏡頭，可實(shí)現(xiàn)大視場(chǎng)、小畸變的成像；結(jié)合LVDS編碼芯 片抗噪聲的特性，并經(jīng)過圖像的重建和處理，能夠在體外得到高質(zhì)量的圖像， 同時(shí)，延長了整個(gè)電子內(nèi)窺鏡設(shè)備的工作長度。權(quán)利要求
1、電子內(nèi)窺鏡攝像裝置，其特征在于包括微型鏡頭(1)、鏡頭安裝座(2)、CMOS圖像傳感器(3)、PCB印刷電路板(4)、LVDS編碼芯片(5)、有源晶振(6)及導(dǎo)線束(7)，微型鏡頭(1)內(nèi)端部與鏡頭安裝座(2)通過螺紋裝配，鏡頭安裝座(2)的底面與CMOS圖像傳感器(3)正面的非光學(xué)窗口部分膠合而固定，微型鏡頭(1)的像面正對(duì)CMOS圖像傳感器(3)的光學(xué)窗口；CMOS圖像傳感器(3)安裝于PCB電路板(4)的正面，PCB電路板(4)的背面安裝LVDS編碼芯片(5)和有源晶振(6)，PCB電路板(4)與CMOS圖像傳感器(3)、LVDS編碼芯片(5)、有源晶振(6)間進(jìn)行信號(hào)傳輸；CMOS圖像傳感器(3)的數(shù)字圖像信號(hào)輸出及場(chǎng)、行同步信號(hào)經(jīng)LVDS編碼芯片(5)編碼成差分信號(hào)經(jīng)導(dǎo)線束(7)傳出體外。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電子內(nèi)窺鏡攝像裝置，其特征在于所述鏡頭安 裝座(2)的底面尺寸不大于CMOS圖像傳感器(3)的封裝尺寸。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電子內(nèi)窺鏡攝像裝置，其特征在于所述CMOS 圖像傳感器(3)的分辨率不小于100萬像素，且光學(xué)規(guī)格不大于1/4"。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電子內(nèi)窺鏡攝像裝置，其特征在于所述的微型 鏡頭(1)外端由玻璃蓋(101)封蓋而保護(hù)，內(nèi)部安裝數(shù)個(gè)裝配壓圈(102)，相鄰裝配 壓圈(102)之間留有間隙，間隙內(nèi)裝入鏡片(103)，微型鏡頭(l)的內(nèi)端裝有紅外截 止濾光片(104)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電子內(nèi)窺鏡攝像裝置，其特征在于所述的鏡片 (103)呈球面或非球面狀。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的電子內(nèi)窺鏡攝像裝置，其特征在于所述的微型鏡頭(l)采用非球面鏡頭。
7、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電子內(nèi)窺鏡攝像裝置，其特征在于所述的玻璃 蓋(101)的材料為石英或藍(lán)寶石。
8、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電子內(nèi)窺鏡攝像裝置，其特征在于所述的導(dǎo)線 束(7)包括電源線、差分信號(hào)線和控制信號(hào)線。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子內(nèi)窺鏡攝像裝置，其特征在于所述的CMOS 圖像傳感器(3)通過焊盤安裝在PCB電路板(4)的正面，PCB電路板(4)的背面通 過焊盤安裝LVDS編碼芯片(5)、有源晶振(6)。
全文摘要
本發(fā)明涉及電子內(nèi)窺鏡攝像裝置，微型鏡頭內(nèi)端部與鏡頭安裝座通過螺紋裝配，鏡頭安裝座的底面與CMOS圖像傳感器正面的非光學(xué)窗口部分膠合，微型鏡頭的像面正對(duì)CMOS圖像傳感器的光學(xué)窗口；CMOS圖像傳感器安裝于PCB電路板的正面，PCB電路板的背面安裝LVDS編碼芯片和有源晶振；CMOS圖像傳感器的數(shù)字圖像信號(hào)輸出及場(chǎng)、行同步信號(hào)經(jīng)LVDS編碼芯片編碼成差分信號(hào)經(jīng)導(dǎo)線束傳出體外。本發(fā)明電子內(nèi)窺鏡攝像裝置采用高分辨率的CMOS圖像傳感器，LVDS編碼芯片能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)高速率傳輸，而且還能保持低功率和抗噪聲性能，采用該技術(shù)方案使得圖像數(shù)據(jù)經(jīng)長距離傳輸后重建時(shí)仍能得到高質(zhì)量的圖像。
文檔編號(hào)G02B23/24GK101620315SQ20091010150
公開日2010年1月6日 申請(qǐng)日期2009年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月10日
發(fā)明者斌 葉, 王立強(qiáng) 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)