CN111281312A - 胶囊内镜 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种胶囊内镜，壳体、电池、电路板、芯片、天线和摄像头。其中所述壳体开设有透明端，其余器件固定于所述壳体内。所述电池通过所述电路板对所述芯片供电，所述芯片内集成有图像传感模块和射频模块。所述天线固定于所述壳体的内壁，并与所述射频模块电连接。所述摄像头设置于所述透明端与所述芯片之间，并正对所述图像传感模块。所述图像传感模块通过所述摄像头采集所述透明端外的图像数据后，将所述图像数据传送给所述射频模块并通过所述天线向外部发送。因为所述芯片内同时集成了所述图像传感模块和所述射频模块，使得本发明胶囊内镜只需一块电路板搭载一枚芯片，即实现了获取图像并发射图像数据的功能，提升了胶囊内镜的集成度。

Description

胶囊内镜

技术领域

本发明涉及胶囊内镜领域，尤其涉及一种芯片集成化的胶囊内镜。

背景技术

现有的胶囊内镜通常将贴有电路的PCB板和电池放入胶囊外壳，其中PCB板多为刚柔结合的印制电路板，一般至少包括两块刚性PCB板和一块柔性PCB板。两块刚性PCB板分别用来承载不同的功能器件，柔性PCB板用来实现两块PCB板之间的数据信号传输。

胶囊内镜中的主要功能器件包括图像传感器和无线传输芯片，由于图像传感器和无线传输芯片通常为独立的两颗芯片，因此二者需要分别布置于两块刚性PCB板上。由于刚性PCB板的厚度以及功能器件自身厚度的叠加，两块刚性PCB板的结构造成了胶囊内镜集的成度不高，整体外形相应被拉长的不良后果。

发明内容

本发明提出一种集成化的胶囊内镜，具体包括如下技术方案：

一种胶囊内镜，包括开设有透明端的壳体，以及固定于所述壳体内的：

电池；

电路板，固定连接于所述电池靠近所述透明端一侧；

芯片，固定于所述电路板远离所述电池一侧，所述芯片通过所述电路板与所述电池导通，所述芯片内集成有相互电连接的图像传感模块和射频模块；

天线，固定于所述壳体的内壁，所述天线与所述射频模块电连接；

摄像头，设置于所述透明端与所述芯片之间，且所述摄像头正对所述图像传感模块设置；

所述图像传感模块通过所述摄像头采集所述透明端外的图像数据，并将所述图像数据传送给所述射频模块，所述射频模块通过所述天线向外部发送所述图像数据。

其中，所述图像传感模块与所述射频模块通过封装工艺层叠集成于所述芯片内，且所述射频模块位于所述图像传感模块与所述电路板之间。

其中，所述图像传感模块与所述射频模块通过封装工艺平面集成于所述芯片内。

其中，所述图像传感模块与所述射频模块之间具有第一传输速率α，所述射频模块与所述天线之间具有第二传输速率β，所述第一传输速率α与所述第二传输速率β之间满足条件：1.2*α≤β。

其中，所述芯片内还集成有存储模块，所述存储模块连接于所述图像传感模块与所述射频模块之间，所述存储模块用于存储所述图像传感模块发来的图像数据，并将所述图像数据发送给所述射频模块。

其中，所述芯片内还集成有校验模块，所述校验模块连接于所述图像传感模块与所述射频模块之间，所述校验模块用于校验所述图像传感模块发出的所述图像数据，并在所述图像数据通过校验后控制所述射频模块将所述图像数据经所述天线向外部发送。

其中，所述天线包括辐射部和连接部，所述辐射部为贴附于所述壳体的所述内壁的柔性PCB板，所述连接部连接于所述辐射部与所述电路板之间，以实现所述天线与所述射频模块的电连接。

其中，所述摄像头为双目摄像头，包括并排设置的第一目镜和第二目镜，对应所述图像传感模块包括有并排设置的第一图像传感模块和第二图像传感模块，所述第一目镜正对所述第一图像传感模块设置，所述第二目镜正对所述第二图像传感模块设置。

其中，所述射频模块设置于所述第一图像传感模块与所述第二图像传感模块之间。

其中，所述壳体还包括与所述透明端相对置的第二端，所述第二端也为透明状，所述第二端与所述电池之间还设有：

第二电路板，固定于所述电池远离所述电路板一侧；

图像传感芯片，固定于所述第二电路板远离所述电池一侧；

第二摄像头，设置于所述第二端与所述图像传感芯片之间，且所述第二摄像头正对所述图像传感芯片设置；

柔性排线，连接于所述电路板与所述第二电路板之间，所述图像传感芯片

所述第二电路板与所述电池固定连接，所述图像传感芯片通过所述第二摄像头采集所述第二端外的图像数据，并将所述图像数据通过所述柔性排线传送给所述射频模块，所述射频模块还用于通过所述天线向外部发送所述图像传感芯片采集的所述图像数据。

本发明的胶囊内镜通过所述电池为固定于所述电路板上的所述芯片供电。且所述芯片内集成有相互电连接的图像传感模块和射频模块。其中所述射频模块用于与所述天线连接并实现信号发送；所述摄像头设置于所述透明端与所述芯片之间，并正对所述图像传感模块设置，使得所述图像传感器能够采集所述透明端外的图像数据。本发明胶囊内镜因为所述芯片的集成设计，使得胶囊内镜仅通过一块电路板和一枚芯片的结构，即兼容了图像采集和数据发送的功能。相较于现有胶囊内镜具有外形尺寸更小，集成度更高的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1是本发明胶囊内镜的示意图；

图2是本发明胶囊内镜中芯片的示意图；

图3是本发明胶囊内镜另一实施例的示意图；

图4是本发明胶囊内镜另一实施例的示意图；

图5是本发明胶囊内镜中芯片另一实施例的框架图；

图6是本发明胶囊内镜另一实施例的示意图；

图7是本发明胶囊内镜中芯片另一实施例的示意图；

图8是本发明胶囊内镜另一实施例的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参看图1所示的本发明胶囊内镜100，包括密封的壳体10。壳体10沿其自身长度方向包括第一端101和第二端102，其中第一端101为透明端。壳体10内还固定设置有电池20、电路板30、芯片40、天线50以及摄像头60。电池20用于为胶囊内镜100内的电子器件提供电能，电路板30为刚性电路板，与电池20固定连接，且所述电池20电性连接。且电路板30设置于电池20靠近透明的第一端101的一侧。或描述为电路板30固定于电池20与第一端101之间。芯片40固定于电路板30上，电路板30用于承载芯片40。且芯片40固定于电路板30上远离电池20的一侧，芯片40相较于电路板30更靠近第一端101。芯片40通过电路板30与电池20导通，也即电池20通过电路板30为芯片40供电，以支持芯片40的工作。

从图1可以看出，电路板30包括弹片31，弹片31朝向电池20远离电路板30的一端延伸，并与电池20远离电路板30的一端搭接，实现电路板30与电池20的正负极导通。进一步的，弹片31还形成有容置空间，用于实现电池20在壳体10内的定位。

芯片40内集成有图像传感模块41和射频模块42，图像传感模块41与射频模块42在芯片40内相互电连接，实现数据互通。进一步的，射频模块42通过电路板30与天线50电连接。天线50固定于壳体10的内壁11处，天线50用于根据射频模块42的控制向壳体10外发送射频信号。摄像头60设置于透明的第一端101与芯片40之间，且摄像头60正对图像传感模块41设置。

图像传感模块41多采用CMOS来实现，且图像传感模块41同样可以通过与电路板30固定连接来实现其在壳体10内的定位。摄像头60因为靠近透明的第一端101，且正对图像传感模块41设置，使得图像传感模块41可以通过摄像头60采集透明的第一端101外的图像。图像传感模块41还可以将采集到的图像处理为图像数据，并将图像数据直接传送给射频模块42。射频模块42接收图像数据后将其转化为射频信号，并通过天线50向外部发送带有该图像数据的射频信号，达到将胶囊内镜100采集的图像数据向外发送的效果。

在本发明胶囊内镜100的内部，因为将图像传感模块41和射频模块42同时集成于芯片40内，使得本发明的胶囊内镜100内仅需要一块刚性的电路板30和一枚芯片40，即可同时完成采集图像以及将采集到的图像以射频信号的形式向外发送的动作。相较于现有技术中将图像传感模块41和射频模块42分别单独进行封装，再利用两块刚性PCB板分别承载两枚芯片的结构，本发明的胶囊内镜100内节省了一块刚性PCB板以及一枚芯片的厚度，节约了胶囊内镜100的内部空间，可以相应缩小胶囊内镜100的外形尺寸，并提升胶囊内镜100的集成度。

现有的系统级封装技术(System In a Package，SIP)能够将图像传感模块41和射频模块42有效集成于芯片40中。利用系统级封装技术的工艺可以如图1所示，将图像传感模块41和射频模块42层叠集成于芯片40内。且为了使得摄像头60正对图像传感模块41设置，还可以在层叠集成所述图像传感模块41和射频模块42的过程中，控制图像传感模块41位于射频模块42的上方，或描述为将射频模块42集成于图像传感模块41与电路板30之间。由此图像传感器41能够相较于射频模块42更靠近摄像头60，并与摄像头60配合以实现采集透明的第一端101外图像的功能。

另一种实施例请参见图2，利用系统级封装技术的工艺还可以将图像传感模块41和射频模块42集成于同一平面上，并封装于芯片40之内。可以理解的，相较于图像传感模块41和射频模块42采用层叠封装的实施例，图2实施例中将二者集成于同一平面上，可以进一步压缩芯片40的厚度，缩减胶囊内镜100的长度尺寸。

需要提出的是，胶囊内镜100的壳体10通常为轴对称的结构。如图1所示，摄像头60的光轴线63也通常与壳体10延长度方向的轴线12重合设置。相应的，对于固定于电路板30上的芯片40，需要如图2所示将图像传感器41设置于芯片40的几何中心。而因为图像传感器41和射频模块42集成于同一平面上，射频模块42需要占据该平面的一部分面积，因此图像传感器41可能相对于轴线12出现偏置的情况。此时，可以通过偏置所述芯片40，以保证图像传感器41的几何中心与轴线12重合，进而达到摄像头60正对图像传感器41设置的目的。或在另一些实施例中，将摄像头60对应图像传感器41进行偏置，同样可以达到摄像头60正对图像传感器41设置的目的。

摄像头60对应图像传感器41的偏置，可以如图3所示，电路板30垂直于轴线12固定于壳体10内，图像传感器41相对于轴线12偏置于电路板30上。摄像头60的光轴线63平行于壳体10的轴线12，并相对于轴线12平移以对应图像传感器41的偏置。

另一种实施例请参见图4，由于摄像头60的外径限制，其光轴线63相对于壳体10的轴线12的平移距离有限，因此在图像传感器41的偏置位移相对较大时，还可以采用旋转所述摄像头60的光轴线63，以实现摄像头60正对图像传感器41的设置。在本实施例中，为了保证图像传感器41对摄像头60采集的光线的有效接收，还可以对应旋转所述电路板30，使得图像传感器41也相对于轴线12进行旋转，以达到图像传感器41以垂直于光轴线63的方向接收摄像头60采集的光线的效果。

一种实施例请参见图5，芯片40内还集成有存储模块43。存储模块43连接于图像传感模块41与射频模块42之间，用于实现图像传感模块41对射频模块42所传输图像数据的缓存。具体的，鉴于图像传感模块41对射频模块42传输图像数据的带宽，以及射频模块42通过天线50向外部发送带有图像数据的射频信号的带宽差异，射频模块42可能无法将实时接收的图像数据通过天线50向外部完成发送。因此，在图像传感模块41与射频模块42之间设置用于缓存图像数据的存储模块43，可以利用存储模块43先对图像传感模块41发来的图像数据进行缓存，再通过存储模块43将图像数据发送给射频模块42，由射频模块42将图像数据通过天线50向外部发送。

一种实施例，芯片40内还集成有校验模块44。校验模块44同样连接于图像传感模块41与射频模块42之间，校验模块44用于校验图像传感模块41发出的图像数据是否完整，并在确认到图像数据完整之后控制射频模块42将图像数据经天线50向外部发送。校验模块44对图像数据的校验，可以采用循环冗余校验(Cyclic Redundancy Check，CRC)来执行。循环冗余校验方式具有时间短、速度快、纠错迅速等特点，能够提高图像数据的传输效率。

另一方面，校验模块44还可以用于对图像数据的传输进行监测。即图像传感模块41在将图像数据传输给射频模块42的过程中，不需要校验模块44完成并通过图像数据的校验之后，再将数据传送给射频模块42，而是实时将图像数据传送给射频模块42。校验模块44在图像数据传输的过程中，实时对图像数据进行监测，当校验模块44确定到图像数据没有通过校验时，及时中断当前图像数据的传输动作，并控制射频模块42停止对当前图像数据的射频信号发送。待图像传感模块41对图像数据进行纠正，并通过校验模块44的校验之后，再继续进行图像数据的传输动作，以此进一步提高图像数据的传输效率。

可以理解的，存储模块43和/或校验模块44还可以集成于图像传感模块41或射频模块42上，使得图像传感模块41或射频模块42自带数据缓存和/或数据校验的功能，进一步提高本发明胶囊内镜100的集成度。

一种实施例，通过对图像传感模块41向射频模块42传输图像数据的带宽，对应射频模块42通过天线50向外部发送带有图像数据的射频信号的带宽进行匹配设置，芯片40还可以省去存储模块43，实现图像数据的实时传输并向外部发送功能。具体的，定义图像传感模块41与射频模块42之间具有第一传输速率α，该第一传输速率α的数值单位为“Mb/s”；定义射频模块42与天线50之间具有第二传输速率β，该第二传输速率β的数值单位为“MHz/s”。则第一传输速率α与第二传输速率β之间满足条件：1.2*αMb/s≤βMHz/s。

例如，当图像传感模块41与射频模块42之间的第一传输速率α为2Mb/s时，需要匹配设置射频模块42与天线50之间的第二传输速率β大于或等于2.4MHz/s，以此保证射频模块42通过天线50向外部传输带有图像数据的射频信号的速度大于图像传感模块41朝向射频模块42传输图像数据的速度，射频模块42能实时的将接收到的图像信号通过天线50向外发送。在本实施例中，因为省去了存储模块43的缓存动作，降低了本发明胶囊内镜100的成本，并同时提高了图像数据的传输效率。

一种实施例，天线50包括辐射部51和连接部52，辐射部51用于向外发送射频信号，连接部52连接于辐射部51与电路板30之间，用于将辐射部51连通至电路板30以接收射频模块42发来的射频信号。在一种实施例中，所述辐射部51设置为贴附于壳体10的内壁11处的柔性PCB板。采用柔性PCB板方式实现的辐射部51无需占据壳体10的内部空间，可以进一步缩减胶囊内镜100的体积。

一种实施例，电路板30上还设有磁控开关70，磁控开关70连接于所述电池20与芯片40之间，用于控制电池20与芯片40之间的通断。因为胶囊内镜100在生产运输和存储过程中无需工作，为了保持电池20的电量，可以通过磁控开关70与包装盒(图中未示)上的磁性件的配合，断开电池20与芯片40之间的电性导通，以节约电池20的电能。当胶囊内镜100被从包装盒中取出时，磁控开关70与磁性件之间的配合中断，此时电池20与芯片40之间切换为导通状态，由此开启胶囊内镜100的正常工作。

一种实施例请参见图6，摄像头60还可以设置为双目摄像头。双目摄像头可以采集目标的3D图像，获得更详细的目标图像信息。双目摄像头60包括有第一目镜61和第二目镜62，且第一目镜61和第二目镜62在垂直于轴线12的平面上并排设置。图像传感模块41也对应包括有并排设置于电路板30上的第一图像传感模块411和第二图像传感模块412，其中第一目镜61正对第一图像传感模块411设置，第二目镜62正对第二图像传感模块412设置。可以理解的，第一图像传感模块411用于通过第一目镜61采集图像数据，第二图像传感模块412用于通过第二目镜62采集图像数据。

进一步的，第一图像传感模块411和第二图像传感模块412均将采集到的图像数据传输给射频模块42，并射频模块42将两组图像数据均通过天线50向外部传送。第一图像传感模块411和第二图像传感模块412向射频模块42发送图像数据时，可以同时向射频模块42发送，或同时发送至存储模块43中，再由射频模块42先后将两组图像数据通过天线50向外部传送。第一图像传感模块41和第二图像传感模块42还可以先后向射频模块42或存储模块43发送图像数据，并由射频模块42先后将两组图像数据通过天线50向外部传送。

在图6的实施例中，图像传感模块41和射频模块42层叠集成于芯片40中。其中第一图像传感模块411和第二图像传感模块412并排设置，且射频模块42位于图像传感模块41与电路板30之间。

另一种实施例参见图7，射频模块42与图像传感模块41集成于同一平面上。此时，射频模块42设置于第一图像传感模块41与第二图像传感模块42之间。这样的设置能够提高芯片40内部的集成度，并使得第一图像传感模块411到射频模块42的传输距离以及第二图像传感模块412到射频模块42的传输距离相同且距离最短，有利于实现图像数据的快速传输，提高所述芯片40中图像数据的传输效率。

另一种实施例请参见图8，在图8的实施例中，壳体10还包括与透明的第一端101相对置的第二端102。与透明的第一端101一样，第二端102也同样为透明状态。电池20固定设置于第一端101与第二端102之间。进一步的，电池20与第二端102之间还固定有第二电路板302、图像传感芯片402、第二摄像头602以及柔性排线80。第二电路板302固定于电池20远离电路板30的一侧，第二电路板20还可以与弹片31或柔性排线80电性连接。柔性排线80连接于电路板30与第二电路板302之间。图像传感芯片402固定于第二电路板302远离电池20的一侧，第二摄像头602设置于第二端102与图像传感芯片402之间，且第二摄像头602正对图像传感芯片402设置。

第二摄像头602正对图像传感芯片402的设置，使得图像传感芯片402可以通过第二摄像头602采集透明的第二端102以外的图像，并将该图像转化为图像数据。进一步的，图像传感芯片402还先后通过第二电路板302、柔性排线80和电路板30将该图像数据传输给射频模块42，射频模块42可以同时处理图像传感模块41和图像传感芯片402传来的两组图像数据，通过天线50将两组图像数据向外部发送。或，当图像传感模块41和图像传感芯片402中的一者单独工作时，射频模块42用于实现该单独工作的图像传感模块41或图像传感芯片402传来的图像数据的发送工作。射频模块42对两组图像数据的处理可参见图6实施例中的相关描述。

第二摄像头602的引入，可以对摄像头60的拍摄角度进行补充，使得本发明的胶囊内镜100可以沿自身长度方向的两端都进行图像的采集，以获得更多的目标信息。而因为芯片40中已经集成了射频模块42，则与第二摄像头602配合的图像传感芯片402可以仅设置图像传感功能，而无需再进行射频信号发送的操作。图像传感芯片402通过体积更小的柔性排线80将获取的图像数据传输给所述芯片40的射频模块42，并通过射频模块42来完成图像数据的发送功能。因为芯片40中集成有射频模块42，本实施例中的胶囊内镜100在实现前后两端图像采集的前提下将两组图像数据均通过该射频模块42来发送，同样提高了胶囊内镜100的集成度，并缩减胶囊内镜100的体积。

以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种胶囊内镜，其特征在于，包括开设有透明端的壳体，以及固定于所述壳体内的：

电池；

电路板，固定连接于所述电池靠近所述透明端一侧；

芯片，固定于所述电路板远离所述电池一侧，所述芯片通过所述电路板与所述电池导通，所述芯片内集成有相互电连接的图像传感模块和射频模块；

天线，固定于所述壳体的内壁，所述天线与所述射频模块电连接；

摄像头，设置于所述透明端与所述芯片之间，且所述摄像头正对所述图像传感模块设置；

所述图像传感模块通过所述摄像头采集所述透明端外的图像数据，并将所述图像数据传送给所述射频模块，所述射频模块通过所述天线向外部发送所述图像数据。

2.根据权利要求1所述的胶囊内镜，其特征在于，所述图像传感模块与所述射频模块通过封装工艺层叠集成于所述芯片内，且所述射频模块位于所述图像传感模块与所述电路板之间。

3.根据权利要求1所述的胶囊内镜，其特征在于，所述图像传感模块与所述射频模块通过封装工艺平面集成于所述芯片内。

4.根据权利要求1-3任一项所述的胶囊内镜，其特征在于，所述图像传感模块与所述射频模块之间具有第一传输速率α，所述射频模块与所述天线之间具有第二传输速率β，所述第一传输速率α与所述第二传输速率β之间满足条件：1.2*α≤β。

5.根据权利要求4所述的胶囊内镜，其特征在于，所述芯片内还集成有存储模块，所述存储模块连接于所述图像传感模块与所述射频模块之间，所述存储模块用于存储所述图像传感模块发来的图像数据，并将所述图像数据发送给所述射频模块。

6.根据权利要求4所述的胶囊内镜，其特征在于，所述芯片内还集成有校验模块，所述校验模块连接于所述图像传感模块与所述射频模块之间，所述校验模块用于校验所述图像传感模块发出的所述图像数据，并在所述图像数据通过校验后控制所述射频模块将所述图像数据经所述天线向外部发送。

7.根据权利要求4所述的胶囊内镜，其特征在于，所述天线包括辐射部和连接部，所述辐射部为贴附于所述壳体的所述内壁的柔性PCB板，所述连接部连接于所述辐射部与所述电路板之间，以实现所述天线与所述射频模块的电连接。

8.根据权利要求4所述的胶囊内镜，其特征在于，所述摄像头为双目摄像头，包括并排设置的第一目镜和第二目镜，对应所述图像传感模块包括有并排设置的第一图像传感模块和第二图像传感模块，所述第一目镜正对所述第一图像传感模块设置，所述第二目镜正对所述第二图像传感模块设置。

9.根据权利要求8所述的胶囊内镜，其特征在于，所述射频模块设置于所述第一图像传感模块与所述第二图像传感模块之间。

10.根据权利要求4所述的胶囊内镜，其特征在于，所述壳体还包括与所述透明端相对置的第二端，所述第二端也为透明状，所述第二端与所述电池之间还设有：

第二电路板，固定于所述电池远离所述电路板一侧；

图像传感芯片，固定于所述第二电路板远离所述电池一侧；

第二摄像头，设置于所述第二端与所述图像传感芯片之间，且所述第二摄像头正对所述图像传感芯片设置；

柔性排线，连接于所述电路板与所述第二电路板之间，所述图像传感芯片

所述第二电路板与所述电池固定连接，所述图像传感芯片通过所述第二摄像头采集所述第二端外的图像数据，并将所述图像数据通过所述柔性排线传送给所述射频模块，所述射频模块还用于通过所述天线向外部发送所述图像传感芯片采集的所述图像数据。

Images