CN220608291U - 一种双目三维立体视觉的胶囊式内窥镜 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及医疗行业内窥镜领域，具体涉及一种双目三维立体视觉的胶囊式内窥镜。一种双目三维立体视觉的胶囊式内窥镜，包含胶囊壳体，所述胶囊壳体由透明材质的上壳体和下壳体组成，上壳体和下壳体固定且密封连接，还包括内窥镜模块，所述内窥镜模块放置在胶囊壳体内；所述内窥镜模块从上而下依次包含2组内镜组、镜片固定装置、第一电路板、第二胶囊版、电池、第三电路板、信号发射天线；所述内镜组包含自上而下放置的若干镜片、滤光片、探测器。本实用新型的优势在于：该胶囊内窥镜从物测至像侧依次包括同轴设置的透明顶罩，以及两组成像拍摄镜头，两组图像接收探测器，还可以获得三维的位置和尺寸信息，适合运用于人机交互领域。

Description

一种双目三维立体视觉的胶囊式内窥镜

技术领域

本实用新型涉及医疗行业内窥镜领域，具体涉及一种双目三维立体视觉的胶囊式内窥镜。

背景技术

胶囊内镜是一种做成胶囊形状的内窥镜，它是用来检查人体肠道的医疗仪器。胶囊内窥镜能进入人体，用于窥探人体肠胃和食道部位的健康状况，用来帮助医生对病人消化道系统疾患进行诊断，可以观察整个消化道，而普通胃镜不能观察肠道等部位。胶囊内镜的优势为它是一次性使用的，可以避免交叉感染。并且其操作简便，能够提高小肠疾病检出率，两者的舒适度也不一样，胶囊内镜是将内窥镜吞进去即可，而普通胃镜则需要在清醒状态下一直插着一条管子。

现有技术中，常见的胶囊内窥镜的成像系统为单一镜头及单一探测器的2D成像，通过成像系统拍摄平面照片，然后通过探测器接受图像，分析或比较识别物体，可以得到平面上的物体特征，这使得现有的胶囊内窥镜存在一定的不足之处，该不足之处如下：

1、在进行图像测量时，照明的变化会对精度产生不利影响。过多的光线会产生曝光过度的照片，导致光线渗色或物体边缘模糊，并且照明不足会对 2D 图像上出现的边缘和特征的清晰度产生不利影响；

2、由于2D视觉不能获得对象的空间坐标信息，因此不支持形状相关的测量，诸如对象平坦度，表面角度，体积或区分相同颜色的对象，或者具有接触侧的对象位置之间的特征；

3、2D视觉测量对象的对比度，这意味着测量精度，它特别依赖于照明和颜色/灰度变化而易受可变照明条件的影响，这使得对胶囊内窥镜内部灯亮度要求很高。在人体内腔大体呈暗粉色、血液渗透与病变组织大体呈红色或者黑色的背景下，胶囊内窥镜采集到的图像往往辨别困难；

4、2D空间立体感差，对操作者的熟练程度要求高，操作者需要长的学习曲线，可操纵性更差。

实用新型内容

为了克服现有技术中的上述缺陷，本实用新型提供了一种胶囊内窥镜，该胶囊内窥镜包括两组成像拍摄镜头，立体视觉利用两个经过校准并聚焦在同一物体上的 2D 相机，实现胶囊内镜内部3D成像，具体方案如下：

一种双目三维立体视觉的胶囊式内窥镜，包含胶囊壳体，所述胶囊壳体由透明材质的上壳体和下壳体组成，上壳体和下壳体固定且密封连接，还包括内窥镜模块，所述内窥镜模块放置在胶囊壳体内；所述内窥镜模块从上而下依次包含2个内镜组、镜片固定装置、第一电路板、第二胶囊版、电池、第三电路板、信号发射天线；其中2组内镜组固定设置在镜片固定装置上；所述内镜组包含自上而下放置的若干镜片、滤光片、探测器；所述镜片固定装置固定连接在第一电路板上，

其中，第一电路板与第二电路板、第二电路板与第三电路板分别通过柔性线路板连接；其次，第二电路板和电池之间以及电池与第三电路板之间均固定连接有弹簧；其中内镜组水平并列放置或者呈一定的夹角；还包括光源，所述光源设置在第一电路板上方；其中信号发射天线一端与第三电路板连接，一端与下壳体内表面接触。

将内窥镜模块放置在胶囊的下壳体内，然后盖住上壳体，将上壳体和下壳体固定且密封连接，内窥镜模块由多组内镜组组成，单独的内镜组，成像为2D，在实际使用时，不足以看到检测物体其他面的情况，所以使用多组内镜组组成，可全面的将检测物的成像出来，提高检测精度，各内镜组之间呈一定的角度，其中内镜组由多个镜片依次叠放在一起组成，多个镜片可通过光线的多次折射，达到较好的投射效果；

第一电路板、第二电路板、第三电路板分别承载各电子元器件，与柔性电路板连接，实现信号传输。

柔性电路板将第一电路板、第二电路板、第三电路板相连接，其中柔性电路板除了将三块电路板连接，还起到导通电路的作用。

在第二电路板和电池之间以及电池和第三电路板之间均固定连接有弹簧，即在将内窥镜模块塞进胶囊壳体内，固定上壳体的时候，可适当的往下压缩，方便上壳体的安装，同时也导通电路。

信号发射天线的上端与第三电路板集成连接，下部弯折成水平状态与下壳体的表面平行接触，且将两组内镜组分别放置在镜片固定装置内的，形成一定的夹角，使得在工作拍摄的时候，拍摄的角度更立体，内窥镜的视场范围更大，其3D成像更完整。

进一步地，所述信号发射天线为“L”型，其竖边的上端与第三电路板连接，还包含支撑柱，所述支撑柱固定设置在第三电路板和信号发射天线之间。

因为信号发射天线为柔性电路板，为防止第三电路板以上的部件因为重量将信号发射天线压住，所以在第三电路板下方固定连接一支撑柱，支撑柱下端压在信号发射天线上表面。

进一步地，所述镜片固定装置上设有容纳两组内镜组的左腔体和右腔体，其中左腔体和右腔体横截面与镜片形状匹配，且左腔体和右腔体的轴线夹角为0°-20°；

其次，左腔体和右腔体中间部位以及底部均设有环形台阶，中间部位的环形台阶上方放置镜片，底部的环形台阶横截面为楔形，其锥度为0-10°，其中左腔体和右腔体中底部的环形台阶厚度相对较高的一侧相互远离；

左腔体和右腔体中底部的环形台阶上放置探测器，探测器上表面放置滤光片，探测器下表面与第一电路板固定连接。

其中，左腔体和右腔体的轴线夹角为0°-20°，这个设计可使得放入镜片后，镜片有一定的夹角，其次，在镜片下方设置环形台阶，使得镜片和下方的滤光片形成一定的空隙，再者，在左腔体和右腔体中底部设置环形台阶，且环形台阶横截面为楔形，即环形台阶一侧高，一侧矮，形成一定的锥度，使得放置在上方的探测器和滤光片也形成一定的倾斜度。

左腔体和右腔体均为通孔，探测器的下表面透过孔与第一电路板固定连接。

进一步地，其中内镜组的镜片数量为3片，3片镜片自上而下依次放置，且从上而下分别为第一镜片、第二镜片、第三镜片，其中，第一镜片为凹面镜，第二镜片和第三镜片为凸面镜。

内镜组的镜片数量为3个，自上而下依次叠放，镜片数量多层叠放，可通过光线的多次折射，达到较好的成像效果；

且采用第一镜片为凹透镜，第二镜片、第三镜片为凸透镜，可以有效地扩大胶囊内窥镜的视场范围、缩短胶囊内窥镜的焦距、提高胶囊内窥镜的分辨率、丰富胶囊内窥镜的成像色彩、以及将进入胶囊内窥镜的光从可见光延伸至近红外光。同时还有效地减小了胶囊内窥镜的长度，使得胶囊内窥镜更易于患者的吞咽。

进一步地，所述柔性线路板为fpc柔性线路板。

柔性电路板，因为其特性，使得在安装的时候，方便工作人员将整个内窥镜模块压缩进胶囊壳内。

进一步地，所述光源由若干个LED灯组成，固定设置在第一电路板上表面。

LED灯集成固定在第一电路板上，通过电池供电，提供光源，方便拍摄。

进一步地，上壳体和下壳体通过粘胶或者激光焊接的方式连接。

进一步地，其中探测器下表面通过焊接固定在第一电路板上表面。

本实用新型优势在于：该胶囊内窥镜从物测至像侧依次包括同轴设置的透明顶罩，以及两组成像拍摄镜头，两组图像接收探测器，其中，成像拍摄镜头采用双图像传感器设计，使之与人眼的立体感知类似，依据两幅图像中同名像点的立体视差 ，根据三角测量原理实现三维信息测量。且该胶囊内镜不但能够获取平面图像，还可以获得三维的位置和尺寸信息，获得了环境和对象的三维立体数据，适合运用于人机交互领域。

附图说明

图1为本实用新型结构图；

图2为本实用新型剖面图；

图3为镜片固定装置立体图；

图4为镜片固定装置安装内镜组后的剖面图；

附图说明：1-上壳体，2-下壳体，3-镜片固定装置，4-第一电路板，5-第二电路板，6-第三电路板，7-电池，8-信号发射天线，9-滤光片，10-探测器，11-柔性线路板，12-弹簧，13-支撑柱，14-左腔体，15-右腔体，16-第一镜片，17-第二镜片，18-第三镜片，19-LED灯。

具体实施方式

实施例1

一种双目三维立体视觉的胶囊式内窥镜，包含胶囊壳体，所述胶囊壳体由透明材质的上壳体1和下壳体2组成，上壳体1下端设有环形台阶，下壳体2上端设有与环形台阶对应的环形台阶，上壳体1和下壳体2通过胶粘连的方式固定连接在一起，还包括内窥镜模块，所述内窥镜模块放置在胶囊壳体内；所述内窥镜模块从上而下依次包含2个内镜组、镜片固定装置3、第一电路板4、第二电路板5、电池7、第三电路板6、支撑柱13、信号发射天线8。

所述内镜组包含自上而下放置的第一镜片16、第二镜片17、第三镜片18，滤光片9、探测器10；其中，第一镜片16为凹面镜，第二镜片17和第三镜片18均为凸面镜； 所述镜片固定装置3上设有容纳两组内镜组的左腔体14和右腔体15，其中左腔体14和右腔体15横截面与镜片形状匹配，且左腔体14和右腔体15的轴线夹角为10°；

其次，左腔体14和右腔体15中间部位以及底部均设有环形台阶，中间部位的环形台阶上方放置镜片，底部的环形台阶横截面为楔形，其锥度为2°，其中左腔体14和右腔体15中底部的环形台阶厚度相对高的一侧相互远离； 左腔体14和右腔体15中底部的环形台阶上放置探测器10，探测器10上表面放置滤光片9，探测器10下表面与第一电路板4固定连接。所述镜片固定装置3焊接在第一电路板4上，其中，第一电路板4与第二电路板5、第二电路板5与第三电路板分别通过fpc柔性线路板11连接；

其次，第二电路板5和电池7之间以及电池与第三电路板6之间均固定连接有弹簧12； 在第二电路板5和电池7之间以及电池7和第三电路板6之间均固定连接有弹簧12，即在将内窥镜模块塞进胶囊壳体内，盖上上壳体1的时候，可适当的往下压缩，方便上壳体1的安装。

还包括LED灯19，LED灯19通过集成固定在第一电路板4上； 其中信号发射天线8为L型，上端与第三电路板6集成连接，下端横边与下壳体2的内表面平行接触，贴合在下壳体2内表面上。

其次，两组内镜组并排固定在镜片固定装置3上，且两组内镜组的夹角160。 即两组内镜组呈“V”型放置，夹角为170度。 还包含支撑柱13，所述支撑柱13设置在第三电路板6和信号发射天线8之间，支撑柱13的上端通过胶粘方式与第三电路板6连接，下端压住信号发射天线8，以此方式固定信号发射天下的下端与下壳体2内表面平行接触。

安装方式，将内窥镜模块塞入到下壳体2内，然后将上壳体1卡入下壳体2即可安装完毕。

Claims (9)

1.一种双目三维立体视觉的胶囊式内窥镜，包含胶囊壳体，其特征在于：所述胶囊壳体由透明材质的上壳体（1）和下壳体（2）组成，上壳体（1）和下壳体（2）固定且密封连接，还包括内窥镜模块，所述内窥镜模块放置在胶囊壳体内；

所述内窥镜模块从上而下依次包含2组内镜组、镜片固定装置（3）、第一电路板（4）、第二电路板（5）、电池（7）、第三电路板（6）、信号发射天线（8）；

其中内镜组固定设置在镜片固定装置（3）上；

所述内镜组包含自上而下放置的若干镜片、滤光片（9）、探测器（10）；

所述镜片固定装置（3）固定连接在第一电路板（4）上，

其中，第一电路板（4）与第二电路板（5）、第二电路板与（5）第三电路板（6）分别通过柔性线路板（11）连接；

其次，第二电路板（5）和电池之间以及电池与第三电路板之间均固定连接有弹簧（12）；

其中2组内镜组水平并列放置或者呈一定的夹角；

还包括光源，所述光源设置在第一电路板（4）上方；

其中信号发射天线（8）一端与第三电路板（6）连接，一端与下壳体（2）内表面接触。

2.根据权利要求1所述的双目三维立体视觉的胶囊式内窥镜，其特征在于：所述信号发射天线（8）为”L”型，其竖边的上端与第三电路板（6）连接，还包含支撑柱（13），所述支撑柱（13）设置在第三电路板（6）和信号发射天线（8）之间。

3.根据权利要求2所述的双目三维立体视觉的胶囊式内窥镜，其特征在于：所述镜片固定装置（3）上设有容纳2组内镜组的左腔体（14）和右腔体（15），其中左腔体（14）和右腔体（15）横截面与镜片形状匹配，且左腔体（14）和右腔体（15）的轴线夹角为0°-20°；

其次，左腔体（14）和右腔体（15）中间部位以及底部均设有环形台阶，中间部位的环形台阶上方放置镜片，底部的环形台阶横截面为楔形，其锥度为0-10°；其中左腔体（14）和右腔体（15）中底部的环形台阶厚度相对高的一侧相互远离；

左腔体（14）和右腔体（15）中底部的环形台阶上放置探测器（10），探测器（10）上表面放置滤光片（9），探测器（10）下表面与第一电路板（4）固定连接。

4.根据权利要求3所述的双目三维立体视觉的胶囊式内窥镜，其特征在于：两组内镜组并排固定在镜片固定装置（3）上，且两组内镜组的夹角160-180°。

5.根据权利要求4所述的双目三维立体视觉的胶囊式内窥镜，其特征在于：其中内镜组的镜片数量为3片，3片镜片自上而下依次放置，且从上而下分别为第一镜片（16）、第二镜片（17）、第三镜片（18），其中，第一镜片（16）为凹面镜，第二镜片（17）和第三镜片（18）为凸面镜。

6.根据权利要求5所述的双目三维立体视觉的胶囊式内窥镜，其特征在于：所述柔性线路板（11）为fpc柔性线路板。

7.根据权利要求6所述的双目三维立体视觉的胶囊式内窥镜，其特征在于：所述光源由若干个LED灯（19）组成，固定设置在第一电路板（4）上表面。

8.根据权利要求7所述的双目三维立体视觉的胶囊式内窥镜，其特征在于：上壳体（1）和下壳体（2）通过粘胶或者激光焊接的方式连接。

9.根据权利要求8所述的双目三维立体视觉的胶囊式内窥镜，其特征在于：其中探测器（10）下表面通过焊接固定在第一电路板（4）上表面。