具有集成的成像能力的便携式电子设备的制造方法【专利说明】具有集成的成像能力的便携式电子设备[0001]相关申请的交叉引用[0002]本申请要求2013年4月3日提交的美国专利申请第13/856，252号的名称为“PortableElectronicDeviceswithIntegratedImagingCapabilities，，(‘‘具有集成的成像能力的便携式电子设备”)的优先权，通过引用其全部内容，该申请的所有内容结合于此。
技术领域：
[0003]概括而言，本发明涉及一种成像设备和方法(例如，超声成像设备和方法)。【
背景技术：
】[0004]成像技术被使用在医疗护理的各个阶段中。例如，成像技术被用于对病人的无创诊断，以监测医疗程序(例如，外科手术)的效果和/或监测术后的恢复进度。[0005]常规的成像设备和方法(包括核磁共振成像(MRI)技术)一般被配置为并限制为在医院环境中的固定地点使用。MRI技术通常比较迟缓，并且受限于其他的缺陷，包括:高昂的价格、大噪声以及潜在有害的磁场的使用。[0006]有鉴于此，需要提供一种具有集成的成像能力的便携式电子设备以及相关联的方法。【
发明内容】[0007]本发明的某些实施方案涉及一种便携式电子设备(例如，智能电话和/或平板电脑)，当该设备被置于接近于对象(例如，人体)(例如，贴近对象或在对象上)时，所述设备生成和显示图像(例如，二维或三维图像)，该图像表现为进入下面的对象的视窗。随着该便携式电子设备在人体的各个部分(例如，腹部、胸部等)上移动，该视窗和显示在便携式电子设备的显示屏上的对应图像发生变化。通过便携式电子设备显示的图像可以识别例如器官、动脉、静脉、组织、骨和/或其他身体的成分或部分。在各个实施方案中，图像可以以三维形式呈现，使得其在观察者看来，观察者看到身体内部，或者身体的部分从身体投影(例如，分解视图)出来。[0008]本发明提供了系统、装置、计算机可读介质、利用便携式电子设备(例如，智能电话或平板电脑)提供成像功能的方法的多个实施方案。在某些实施方案中，该便携式电子设备配置为生成和显示看起来是对象或其组成部分的分解视图(例如，三维、向上投影的图像)的图像。在某些实施方案中，便携式电子设备的移动导致了渲染了目标的不同的内部图像(例如，不同的人体部分)。在某些实施方案中，生成的下面的对象(例如，人体的一部分)的视窗可以提供对象的内部视图(例如，器官或器官的一部分的三维渲染)。[0009]根据本发明的一个方面的某些实施方案中，提供的便携式电子设备包括处理器，其配置为:当该设备被置于目标的外表面时，生成目标的内部特征的图像(例如，超声图像)；该便携式电子设备还包括显示器，其配置为显示图像。[0010]根据本发明的另一方面的某些实施方案中，提供的便携式超声设备多个超声元件，其配置为:当超声设备指向目标时，接收被目标反射的或穿过目标的超声辐射。该便携式超声设备还包括显示器，其配置为:至少部分地基于由所述多个超声元件接收的超声辐射而显示目标的内部特征的图像。[0011]根据本发明的另一方面的某些实施方案中，提供一种方法，该方法包括:将便携式电子设备指向主体的外表面；以及，将便携式电子设备指向主体的外表面的同时，在便携式电子设备的显示器上观察主体的内部特征的图像。在某些实施方案中，所述便携式电子设备包括辐射传感器；并且该方法进一步包括:使用该辐射传感器接收由主体反射的或者穿过主体的辐射；至少部分地基于由该辐射传感器接收的辐射而创建内部特征的图像。[0012]根据本发明的另一方面的某些实施方案中，提供的便携式电子设备用于:当该设备对着人体(例如，在离人体大约一米或小于一米的范围之内)时，该设备在设备的显示器的视窗中渲染人体的内部的图像(例如，三维图像)。在某些实施方案中，随着该设备相对于人体移动，所述图像变为以反映额外的人体部分。[0013]在某些实施方案中，该便携式电子设备通过对辐射传感器接收的辐射信号进行处理来渲染图像，该辐射信号是被人体反射或穿过人体的。在某些实施方案中，该便携式电子设备被置于距离人体大约一米的范围内(例如，在离身体0.75米至1.25米的范围内)。[0014]根据本发明的另一方面的某些实施方案中，提供的便携式电子设备包括多个成像元件，其配置为接收透射经过成像目标以及成像界面或由成像目标以及成像界面反射的辐射信号。该便携式电子设备还包括一个或多个处理器，其配置为:接收来自多个成像元件中的至少一个的一个或多个感测信号，并且至少部分地基于该一个或多个感测信号而通过成像界面渲染成像目标的图像以便显示。[0015]在某些实施方案中，每一个成像元件由对应的成像处理器分开处理，使得将成像元件的经处理信号进行组合渲染出了与基于单个的成像元件渲染的图像相比的具有更高的分辨率和/或更高的帧率的图像。在某些实施方案中，组合的经处理信号用于生成目标的三维图像。[0016]在某些实施方案中，该便携式电子设备为手持式便携式电子设备，例如移动电话或平板电脑。[0017]在某些实施方案中，成像元件可以包括其自身专用的处理电路，例如图形处理单元(GPU)、数字信号处理器(DSP)和/或中央处理单元(CPU)，和/或可以利用便携式电子设备的处理电路。例如，在某些实施方案中，可以利用便携式电子设备的CPU和/或GPU进行图像采集/重建以及图像渲染。在某些实施方案中，可以利用便携式电子设备的CPU来基于所接收的信号(例如，反向散射信号和/或透射信号)来处理计算，以生成图像或拓扑图形，同时，可以利用GPU基于从CPU接收到的信息而渲染图像，以生成实时的或大致上实时的图像显示。在某些实施方案中，便携式电子设备可以包括一个或多个用于处理、滤波、放大和/或渲染图像的组件。[0018]在某些实施方案中，该处理电路可以制造在与超声元件相同的半导体芯片上。[0019]在某些实施方案中，该便携式电子设备可以包括一个或多个处理器，以便至少部分地基于所存储的数据(例如，存储在便携式电子设备的随机存取存储器或其他存储设备中的数据)来识别已在图像中识别出的结构。例如，在设备中存储的数据可以识别存在于人体的不同区域的结构的特征(例如，一个或多个形状、颜色、质地、细胞特征、组织特征和/或其他区别性的和/或周围特征或结构)，以供个人的电子设备用来识别和/或预测设备所渲染的图像中描绘的结构的类型。在某些实施方案中，存储在设备中的数据可以(例如，基于对应于之前存储的与疾病对应的特定的结构特征的图像数据)识别特定疾病(例如，癌症或其他异常)的特征，以供个人的电子设备用来识别和/或预测由设备所渲染的图像中描绘的结构的类型。【附图说明】[0020]下面将参考所附附图对本发明的各个方面以及实施方案进行描述。应了解，附图不一定是按比例绘制的。在多个附图中出现的项目通过在所有出现该项目的附图中的相同的附图标记表示。[0021]图1A示出了根据本发明的某些实施方案的便携式电子设备，其包括用于生成和/或渲染人体或人体的一部分的内部图像的成像界面。[0022]图1B示出了根据本发明的某些实施方案的便携式电子设备生成和/或渲染的人体的一部分的三维内部图像。[0023]图2A示出了根据本发明的某些实施方案的包括有成像界面的便携式电子设备的正视图。[0024]图2B示出了根据本发明的某些实施方案的包括有成像元件的便携式电子设备的后视图。[0025]图3示出了根据本发明的某些实施方案的透射成像系统和方法。[0026]图4示出了根据本发明的某些实施方案的反射成像系统和方法。[0027]图5示出了根据本发明的某些实施方案的透射和/或反射成像系统和方法。[0028]图6A示出了根据本发明的某些实施方案的便携式电子设备，其包括用于生成和/或渲染在第一位置和第二位置的人体部分的内部图像的成像界面。[0029]图6B示出了根据本发明的某些实施方案的便携式电子设备生成和/或渲染的在图6A所示的在第一位置的人体部分的三维内部图像。[0030]图6C示出了根据本发明的某些实施方案的便携式电子设备生成和/或渲染的在图6A所示的在第二位置的人体部分的三维内部图像。[0031]图7A示出了根据本发明的某些实施方案的便携式电子设备的正视图。[0032]图7B示出了根据本发明的某些实施方案的便携式电子设备的后视图。[0033]图7C示出了根据本发明的某些实施方案的便携式电子设备的壳体的正视图。[0034]图7D示出了根据本发明的某些实施方案的包括用于便携式电子设备的成像元件的壳体的后视图。[0035]图8A示出了根据本发明的某些实施方案的用于便携式电子设备的壳体的正视图。[0036]图8B示出了根据本发明的某些实施方案的包括用于与便携式电子设备一同使用的模块单元的保持机构的壳体的后视图。[0037]图8C示出了根据本发明的某些实施方案的用于便携式电子设备的壳体的正视图。[0038]图8D示出了根据本发明的某些实施方案的包括用于与便携式电子设备一同使用的模块单元的保持机构的壳体的后视图。[0039]图8E示出了根据本发明的某些实施方案的包括成像电路的模块单元。[0040]图9A示出了在某些实施方案中如何将单个的换能器元件装配在更大的换能器阵列中。[0041]图9B至图9F示出了在某些实施方案中在阵列中的给定的换能器元件如何配置的五个不同示例。[0042]图10A示出了根据某些实施方案的单片式超声装置的示意性示例。[0043]图10B为方框图，其示出了在某些实施方案中，如何使用用于给定的换能器元件的TX控制电路和RX控制电路来对元件进行激励以发射超声脉冲，或者接收并处理来自元件的表示其感测到的超声脉冲的信号。[0044]图11示出了在阵列或其他布置中的偏置换能器元件的示例性技术。[0045]图12和图13示出了可以被包括在图10所示的RX控制电路中的模拟处理块以及数字处理块中的组件的示意性示例。[0046]图14A至图14K示出了根据本申请的非限定性的实施方案的用于制造在CMOS晶圆中的腔体上形成有膜的CMOS超声换能器(⑶T)的工艺序列。【具体实施方式】[0047]根据本发明的某些实施方案，提供有一种便携式电子设备，其包括:成像界面以及一个或多个成像元件。例如，该便携式电子设备可以是移动电话、个人数字助理、智能电话、平板设备、数码相机、笔记本电脑等等。利用便携式电子设备可以生成和/或渲染图像。例如，可以利用便携式电子设备在成像目标(例如人体或人体的一部分)中模拟“视窗”。该模拟的“视窗”可以提供人体或人体的一部分的内部的视图，包括:器官、动脉、静脉、组织、骨和/或其他身体的成分或部分的视图。例如，可以为用户生成示出和/或模拟出成像目标的内部特征的图像(例如，超声或超声描记(sonographic)的图像)。在某些实施方案中，可以生成和/或渲染实时连续的或大致上实时连续的图像(例如，10帧/秒、20帧/秒、25帧/秒、30帧/秒等等)，使得便携式电子设备的移动产生大致实时更新的与便携式电子设备的新位置对应的区域的图像。在某些实施方案中，便携式电子设备可以实时渲染出目标对象的内部移动(例如，器官的膨胀和/或收缩)。[0048]根据由本发明所详细描述的非限定性的实施方案，在某些实施方案中，其中所描述的便携式电子设备和方法可包括、联接至(例如，经由合适的通信连接或接口，如USB链路)或另外利用一个或多个辐射源、传感器和/或换能器(例如，超声换能器的一个或多个阵列)、前端处理电路以及相关的处理技术和/或图像重建设备和/或方法，以向用户生成和/或渲染图像。[0049]本发明的在某些实施方案中，本文图1A至图8E中所描述的一个或多个设备可以包括或联接至一个或多个超声成像元件(例如，超声源、传感器、和/或换能器的一个或多个阵列)。至少部分基于成像设备所接收的辐射信号，便携式电子设备中的一个或多个计算机或处理器可以执行图像分析和/或图像渲染。[0050]根据某些当前第1页1 2 3 4 5 6