專(zhuān)利名稱：三維電子內(nèi)窺鏡攝像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種三維電子內(nèi)窺鏡攝像裝置，屬于醫(yī)用器械技術(shù)領(lǐng)域，
背景技術(shù)：
腔鏡外科是今后微創(chuàng)外科手術(shù)發(fā)展的一大主流，與傳統(tǒng)開(kāi)腹手術(shù)相比，具有手術(shù)創(chuàng)傷輕，病人痛苦小，術(shù)后恢復(fù)快等諸多優(yōu)點(diǎn)；內(nèi)窺鏡設(shè)備是腔鏡外科的關(guān)鍵設(shè)備，輔助醫(yī)生開(kāi)展微創(chuàng)外科手術(shù)。內(nèi)窺鏡設(shè)備是醫(yī)生視覺(jué)的延伸，無(wú)需開(kāi)腹即可觀察體內(nèi)臟器，進(jìn)行疾病診療及手術(shù)。但現(xiàn)有內(nèi)窺鏡在手術(shù)中醫(yī)生無(wú)法像開(kāi)腹手術(shù)一樣獲得清晰、立體感強(qiáng)的真實(shí)視覺(jué)影像，導(dǎo)致一些腔鏡手術(shù)操作困難，術(shù)中容易損傷重要臟器結(jié)構(gòu)，嚴(yán)重并發(fā)癥的發(fā)生率明顯增高等情況，因此三維電子內(nèi)窺鏡鏡設(shè)備應(yīng)運(yùn)而生。三維 電子內(nèi)窺鏡是一種將兩組微型CMOS攝像模組裝入內(nèi)窺鏡頂端部，以電纜替代玻璃纖維傳輸圖像信號(hào)的三維電子內(nèi)窺鏡。相比纖維電子內(nèi)窺鏡，電子內(nèi)窺鏡具有分辨率高、清晰度高、無(wú)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。三維電子內(nèi)窺鏡可向醫(yī)生提供三維圖像，使醫(yī)生能更加精準(zhǔn)地實(shí)施操作，手術(shù)操作的成功率和效率明顯提高，病人痛苦進(jìn)一步減輕。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種具有高分辨率、小尺寸、低成本、采用CMOS圖像傳感器的三維電子內(nèi)窺鏡攝像裝置。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的三維電子內(nèi)窺鏡攝像裝置包括具有后蓋的圓筒，在圓筒的軸線上固定有PCB印刷電路板，圓筒內(nèi)對(duì)稱安裝有兩個(gè)結(jié)構(gòu)完全相同的鏡筒，鏡筒的軸線與圓筒的軸線平行，每個(gè)鏡筒內(nèi)從物方到像方依次有第一透鏡、第二透鏡、第一隔圈和第一膠合透鏡構(gòu)成微型鏡頭，其中第一透鏡為負(fù)透鏡，其面向物方面為凸面，面向像方面為凹面，第二透鏡為凸透鏡，其面向物方面為平面，面向像方面為凸面，第一膠合透鏡由第一子透鏡和第二子透鏡膠合而成，第一子透鏡為凹透鏡，其面向物方面為平面，面向像方面為凹面，第二子透鏡為凸透鏡，其面向物方面為凸面，面向像方面為凸面，其中第一子透鏡面向像方的凹面和第二子透鏡面向物方的凸面是膠合面，鏡筒的末端有一段螺紋，兩個(gè)安裝有棱鏡的鏡頭安裝座分別通過(guò)螺紋擰接在鏡筒末端的螺紋上，在PCB印刷電路板的兩側(cè)對(duì)稱安裝有兩個(gè)CMOS圖像傳感器、兩片LVDS編碼芯片和兩個(gè)有源晶振，微型鏡頭的入射光線經(jīng)過(guò)棱鏡全反射，成像于與鏡筒軸線平行的CMOS圖像傳感器的感光面上，微型鏡頭的原像面與CMOS圖像傳感器的光學(xué)窗口呈90°角，CMOS圖像傳感器輸出的數(shù)字圖像信號(hào)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)線束從后蓋中心引出。本發(fā)明中，所述的兩個(gè)CMOS圖像傳感器的分辨率均不小于100萬(wàn)像素，且光學(xué)規(guī)格不大于1/4"。所述的導(dǎo)線束包括電源線、差分信號(hào)線和控制信號(hào)線。本發(fā)明的三維電子內(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)2米以上長(zhǎng)距離傳輸后重建時(shí)仍能得到高質(zhì)量的三維圖像。同時(shí)，兩個(gè)微型鏡頭的入射光線經(jīng)過(guò)棱鏡全反射，成像于與鏡筒軸線平行的CMOS圖像傳感器的感光面上，微型鏡頭的原像面與CMOS圖像傳感器的光學(xué)窗口呈90°角，大大縮小了整體安裝尺寸。該裝置在保證高分辨率、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)明三維電子內(nèi)窺鏡攝像裝置的總體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明三維電子內(nèi)窺鏡攝像裝置的微型鏡頭的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是三維電子內(nèi)窺鏡攝像裝置的前端面示意圖。圖中:1.微型鏡頭；2.鏡頭安裝座；3.PCB印刷電路板；4.CMOS圖像傳感器；
5.LVDS編碼芯片；6.有源晶振；7.導(dǎo)線束；8.圓筒；9.后蓋；10.棱鏡；101.第一透鏡；102.第二透鏡；103.第一隔圈；104.第一膠合透鏡；104a.第一子透鏡；104b.第二子透鏡；105.鏡筒；106.螺紋；801.微型鏡頭安裝孔；802.照明系統(tǒng)安裝孔。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說(shuō)明。參照?qǐng)D1和圖2，本發(fā)明的三維電子內(nèi)窺鏡攝像裝置包括具有后蓋9的圓筒8，在圓筒8的軸線上固定有PCB印刷電路板3，圓筒8內(nèi)對(duì)稱安裝有兩個(gè)結(jié)構(gòu)完全相同的鏡筒105，鏡筒105的軸線與圓筒 8的軸線平行，每個(gè)鏡筒105內(nèi)從物方到像方依次有第一透鏡101、第二透鏡102、第一隔圈103和第一膠合透鏡104構(gòu)成微型鏡頭I,其中第一透鏡101為負(fù)透鏡，其面向物方面為凸面，面向像方面為凹面，第二透鏡102為凸透鏡，其面向物方面為平面，面向像方面為凸面，第一膠合透鏡104由第一子透鏡104a和第二子透鏡膠合104b而成，第一子透鏡104a為凹透鏡，其面向物方面為平面，面向像方面為凹面，第二子透鏡104b為凸透鏡，其面向物方面為凸面，面向像方面為凸面，其中第一子透鏡104a面向像方的凹面和第二子透鏡104b面向物方的凸面是膠合面，這里第一隔圈103固定鏡片的同時(shí)也是光學(xué)系統(tǒng)的孔徑光闌，在鏡筒105的末端有一段螺紋106,兩個(gè)安裝有棱鏡10的鏡頭安裝座2分別通過(guò)螺紋擰接在鏡筒105末端的螺紋106上，在PCB印刷電路板3的兩側(cè)對(duì)稱安裝有兩個(gè)CMOS圖像傳感器4、兩片LVDS編碼芯片5和兩個(gè)有源晶振6，微型鏡頭I的入射光線經(jīng)過(guò)棱鏡10全反射，成像于與鏡筒軸線平行的CMOS圖像傳感器4的感光面上，微型鏡頭I的原像面與CMOS圖像傳感器4的光學(xué)窗口呈90°角，CMOS圖像傳感器4輸出的數(shù)字圖像信號(hào)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從后蓋9中心引出。在三維電子內(nèi)窺鏡攝像裝置的圓筒8的前端面設(shè)有微型鏡頭安裝孔801和照明系統(tǒng)安裝孔802 (見(jiàn)圖3)。在進(jìn)行腹腔手術(shù)時(shí)，將本發(fā)明的腹腔鏡伸入病患腹腔，然后在照明系統(tǒng)的配合下，體內(nèi)組織的三維圖像經(jīng)微型鏡頭I成像并由鏡頭安裝座2內(nèi)的棱鏡10轉(zhuǎn)折，成像在CMOS圖像傳感器4的感光面上，CMOS圖像傳感器4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)線束7傳出體外，以進(jìn)行圖像重建。采用CMOS圖像傳感器4可實(shí)現(xiàn)高分辨率成像(分辨率優(yōu)于百萬(wàn)像素)，采用LVDS編碼5可實(shí)現(xiàn)信號(hào)2米以上的長(zhǎng)距離且高保真度傳輸，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。本三維電子內(nèi)窺鏡攝像裝置能夠達(dá)到130萬(wàn)像素的分辨率和140度的視場(chǎng)。本發(fā)明三維電子內(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(wàn)像素，圖像傳感器芯片對(duì)稱安裝于PCB印刷電路板的兩側(cè)，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(zhǎng)距離的高保真度傳輸。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(guò)圖像的重建和同步處理，能夠在體外得到高質(zhì)量的三維圖像，同時(shí)，延長(zhǎng)了整個(gè)電子內(nèi)窺鏡設(shè)備的工作 長(zhǎng)度。
權(quán)利要求
1.三維電子內(nèi)窺鏡攝像裝置，其特征在于:包括具有后蓋(9)的圓筒(8)，在圓筒(8)的軸線上固定有PCB印刷電路板(3)，圓筒(8)內(nèi)對(duì)稱安裝有兩個(gè)結(jié)構(gòu)完全相同的鏡筒(105)，鏡筒(105)的軸線與圓筒(8)的軸線平行，每個(gè)鏡筒(105)內(nèi)從物方到像方依次有第一透鏡(101)、第二透鏡(102)、第一隔圈(103)和第一膠合透鏡(104)構(gòu)成微型鏡頭(1)，其中第一透鏡(101)為負(fù)透鏡，其面向物方面為凸面，面向像方面為凹面，第二透鏡(102)為凸透鏡，其面向物方面為平面，面向像方面為凸面，第一膠合透鏡(104)由第一子透鏡(104a)和第二子透鏡膠合(104b)而成，第一子透鏡(104a)為凹透鏡，其面向物方面為平面，面向像方面為凹面，第二子透鏡(104b)為凸透鏡,其面向物方面為凸面,面向像方面為凸面,其中第一子透鏡(104a)面向像方的凹面和第二子透鏡(104b)面向物方的凸面是膠合面，鏡筒(105)的末端有一段螺紋(106)，兩個(gè)安裝有棱鏡(10)的鏡頭安裝座(2)分別通過(guò)螺紋擰接在鏡筒(105)末端的螺紋(106)上，在PCB印刷電路板(3)的兩側(cè)對(duì)稱安裝有兩個(gè)CMOS圖像傳感器(4)、兩片LVDS編碼芯片(5)和兩個(gè)有源晶振(6)，微型鏡頭(I)的入射光線經(jīng)過(guò)棱鏡(10)全反射，成像于與鏡筒軸線平行的CMOS圖像傳感器(4)的感光面上，微型鏡頭(I)的原像面與CMOS圖像傳感器⑷的光學(xué)窗口呈90°角，CMOS圖像傳感器(4)輸出的數(shù)字圖像信號(hào)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)從后蓋(9)中心引出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維電子內(nèi)窺鏡攝像裝置，其特征在于:所述的兩個(gè)CMOS圖像傳感器(4)的分辨率均不小于100萬(wàn)像素，且光學(xué)規(guī)格不大于1/4"。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維電子內(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。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)的三維電子內(nèi)窺鏡攝像裝置包括兩個(gè)結(jié)構(gòu)完全相同、且光路互相平行的微型鏡頭，與微型鏡頭軸線平行的PCB印刷電路板，在PCB印刷電路板的兩側(cè)對(duì)稱安裝有兩個(gè)CMOS圖像傳感器、兩片LVDS編碼芯片和兩個(gè)有源晶振，每個(gè)微型鏡頭末端固定有棱鏡，微型鏡頭的入射光線經(jīng)過(guò)棱鏡全反射，成像于與原像面呈90o的CMOS圖像傳感器的感光面上，CMOS圖像傳感器輸出的數(shù)字圖像信號(hào)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)線束引出。本發(fā)明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，且能保持低功率和抗噪聲性能，采用本發(fā)明使得圖像數(shù)據(jù)經(jīng)長(zhǎng)距離傳輸后重建時(shí)仍能得到高質(zhì)量的三維圖像。
文檔編號(hào)A61B1/05GK103070660SQ20131001882
公開(kāi)日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2013年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月18日
發(fā)明者王立強(qiáng), 唐佳, 徐進(jìn) 申請(qǐng)人:浙江大學(xué), 杭州首天光電技術(shù)有限公司