具有最小面積單片式cmos圖像傳感器的相機(jī)系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本公開(kāi)涉及在例如內(nèi)窺鏡的內(nèi)腔內(nèi)利用面積有限成像傳感器來(lái)數(shù)字成像的方法、系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。
【專(zhuān)利說(shuō)明】具有最小面積單片式CMOS圖像傳感器的相機(jī)系統(tǒng)
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)奪叉引用
[0002] 本申請(qǐng)要求2012年7月26日遞交的美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)朜o. 61/676,289以及 2013年3月15日遞交的美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)朜o. 61/790, 590的優(yōu)先權(quán),通過(guò)引用的方式將 其整體并入本文,包括但是不限制至下文特別明顯的這些部分,參考的并入具有以下例外: 如果以上參考申請(qǐng)的任何部分與本申請(qǐng)不一致,則本申請(qǐng)取代以上參考的申請(qǐng)。
【背景技術(shù)】
[0003] 技術(shù)的進(jìn)步已經(jīng)為醫(yī)療用途的成像能力提供了進(jìn)展。因?yàn)榻M成內(nèi)窺鏡的組件中的 進(jìn)展,因此已享有一些最有利的進(jìn)展的一個(gè)領(lǐng)域可以是內(nèi)窺鏡外科手術(shù)。在例如關(guān)節(jié)鏡檢 查和腹腔鏡檢查中使用的傳統(tǒng)內(nèi)窺鏡設(shè)計(jì)為使得成像傳感器放置在設(shè)備的近端,手持件單 元內(nèi)。在這樣的配置中,內(nèi)窺鏡單元應(yīng)當(dāng)經(jīng)由一組復(fù)雜的精確耦合的光學(xué)組件朝向傳感器 沿著其長(zhǎng)度傳以最小的損耗和失真輸入射光。由于組件是昂貴的并且制造過(guò)程可以是勞動(dòng) 密集的,因此內(nèi)窺鏡單元的成本可以由光學(xué)器件占主要部分。此外,這種類(lèi)型的范圍可以是 機(jī)械方面精致的并且相對(duì)較小的影響可以很容易損壞組件或者打亂其相對(duì)排列。
[0004] 可能需要提供用于能夠保持減少光環(huán)境中高質(zhì)量視頻流的內(nèi)窺鏡醫(yī)療用途的減 小面積成像傳感器的方法和系統(tǒng)。傳感器的減小面積允許其被設(shè)置在內(nèi)窺鏡的遠(yuǎn)端,進(jìn)而 極大降低成本。這引起了無(wú)需維修或者消毒循環(huán)的單次使用的內(nèi)窺鏡的可能性??商鎿Q地, 它們可以以后被拆卸并且使得它們的一些組件回收利用。
[0005] 如可以看到的,本公開(kāi)提供了可以以文中將要公開(kāi)的并且將由說(shuō)明書(shū)中所討論的 和附圖而進(jìn)一步使能的有效和簡(jiǎn)練的方式做到這一點(diǎn)的方法和系統(tǒng)。
【專(zhuān)利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0006] 參照以下附圖描述本公開(kāi)的非限制和非詳盡實(shí)現(xiàn),其中貫徹各個(gè)圖相同的附圖標(biāo) 記指代相同的部件,除非另作說(shuō)明。參考下面的描述和附圖本公開(kāi)的優(yōu)點(diǎn)可以變得更好理 解,其中:
[0007] 圖IA示出了現(xiàn)有技術(shù)中通常的像素陣列的實(shí)現(xiàn);
[0008] 圖IB示出了根據(jù)本公開(kāi)的原理和教導(dǎo)的具有形成為光學(xué)黑色列的像素陣列的實(shí) 現(xiàn);
[0009] 圖IC示出了根據(jù)本公開(kāi)的原理和教導(dǎo)的系統(tǒng)電路和互補(bǔ)系統(tǒng)硬件的示意;
[0010] 圖2示出了根據(jù)本公開(kāi)的原理和教導(dǎo)的示例性像素陣列,其示出有源記錄像素列 和光學(xué)黑色像素列之間的關(guān)系;
[0011] 圖3示出了根據(jù)本公開(kāi)的原理和教導(dǎo)的示例性像素陣列,其示出有源記錄像素列 和光學(xué)黑色像素列的降低數(shù)目之間的關(guān)系;
[0012] 圖4示出了根據(jù)本公開(kāi)的原理和教導(dǎo)的根據(jù)一個(gè)實(shí)現(xiàn)的實(shí)例方法的硬件流程圖;
[0013] 圖5示出了根據(jù)本公開(kāi)的原理和教導(dǎo)的根據(jù)一個(gè)實(shí)現(xiàn)的實(shí)例方法的硬件流程圖;
[0014] 圖6示出了根據(jù)本公開(kāi)的原理和教導(dǎo)的根據(jù)一個(gè)實(shí)現(xiàn)的使用分區(qū)光系統(tǒng)的實(shí)例 方法和硬件示意的流程圖;
[0015] 圖7示出了根據(jù)本公開(kāi)的原理和教導(dǎo)的根據(jù)一個(gè)實(shí)現(xiàn)的實(shí)例方法的流程圖。
[0016] 圖8A示出了根據(jù)本公開(kāi)的原理和教導(dǎo)的根據(jù)一個(gè)實(shí)現(xiàn)的實(shí)例方法的流程圖;
[0017] 圖8B示出了根據(jù)本公開(kāi)的原理和教導(dǎo)的根據(jù)一個(gè)實(shí)現(xiàn)的實(shí)例方法的流程圖;
[0018] 圖9示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)現(xiàn)的實(shí)例方法的流程圖;
[0019] 圖10示出了根據(jù)本公開(kāi)的原理和教導(dǎo)的根據(jù)一個(gè)實(shí)現(xiàn)的實(shí)例方法的硬件流程 圖;
[0020] 圖IlA和圖IlB示出了根據(jù)本公開(kāi)的原理和教導(dǎo)的具有用于生成三維圖像的多個(gè) 像素陣列的實(shí)現(xiàn);
[0021] 圖12A和圖12B分別示出建立在多個(gè)基板上的成像傳感器的實(shí)現(xiàn)的立體圖和側(cè)視 圖,其中形成像素陣列的多個(gè)像素列位于第一基板上并且多個(gè)電路列位于第二基板上,還 示出一列像素至其關(guān)聯(lián)或者對(duì)應(yīng)的電路列的電連接和電通信;以及
[0022] 圖13A和13B分別示出了具有用于生成三維圖像的多個(gè)像素陣列的傳感器的實(shí)現(xiàn) 的立體圖和側(cè)視圖,其中多個(gè)像素陣列和成像傳感器被構(gòu)建在多個(gè)基板上。
[0023] 具體實(shí)現(xiàn)方式
[0024] 本公開(kāi)涉及用于提供先進(jìn)的內(nèi)窺鏡的方法、系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品以及它們?cè)卺t(yī) 療過(guò)程期間的使用。在本公開(kāi)的以下討論中,參考形成本公開(kāi)的一部分的附圖,并且附圖中 可以通過(guò)示出本公開(kāi)可以實(shí)踐的具體實(shí)現(xiàn)的方式示出??梢岳斫獾氖强梢岳玫钠渌鼘?shí)現(xiàn) 并且可以改變結(jié)構(gòu)而不偏離本公開(kāi)的范圍。
[0025] 關(guān)節(jié)鏡檢查和腹腔鏡檢查中使用的傳統(tǒng)內(nèi)窺鏡設(shè)計(jì)為使得成像傳感器放置在設(shè) 備的近端,手持件單元內(nèi)。在這樣的配置中,內(nèi)窺鏡單元應(yīng)當(dāng)沿著其長(zhǎng)度以最小的損耗和失 真,經(jīng)由一組復(fù)雜的精確耦合的光學(xué)組件,朝向傳感器傳輸入射光。由于組件是昂貴的并且 制造過(guò)程可以是勞動(dòng)密集的,因此內(nèi)窺鏡單元的成本可以由光學(xué)器件關(guān)聯(lián)的成本決定。
[0026] 以上缺點(diǎn)的解決方案可以是將內(nèi)窺鏡自身內(nèi)的成像傳感器放置在內(nèi)腔的遠(yuǎn)端,進(jìn) 而潛在地提供更大的光學(xué)簡(jiǎn)單性、堅(jiān)固性和經(jīng)濟(jì)性,其可以在相關(guān)設(shè)備例如手機(jī)相機(jī)內(nèi)得 到普遍實(shí)現(xiàn)。然而這個(gè)方法的一個(gè)可接受的解決方案絕不是普通的,因?yàn)槠湟肓怂约?的一套工程挑戰(zhàn),尤其可能是傳感器應(yīng)該適應(yīng)在高度受限區(qū)域內(nèi)的事實(shí)。
[0027] 對(duì)傳感器面積設(shè)置過(guò)分的約束可以導(dǎo)致更少和/或者更小的像素。因此,降低像 素?cái)?shù)直接影響空間分辨率。減小像素面積也可能減少可用信號(hào)容量和敏感性。降低信號(hào)容 量降低了動(dòng)態(tài)范圍,即相機(jī)利用大范圍亮度同時(shí)獲取來(lái)自傳感器的所有有用信息的能力。 存在各種方法以延伸成像系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍超過(guò)像素自身。然而它們均具有某種不利(例如 在分辨率或者幀速率中),并且它們可以引入或者加重在極端的情況下成為問(wèn)題的不希望 的偽影??商鎿Q地,降低靈敏度導(dǎo)致是需要更大的光功率以給場(chǎng)景的較暗區(qū)域帶來(lái)可接受 的信號(hào)級(jí)。降低F數(shù)也可以補(bǔ)償靈敏度的損失,但是以空間失真和焦點(diǎn)深度減小為代價(jià)。
[0028] 在成像傳感器技術(shù)中,由于CMOS成像傳感器更易于集成和操作、優(yōu)越的或者可比 較的圖像質(zhì)量、更大的靈活性和較低的成本,CMOS成像傳感器已在很大程度上取代在現(xiàn)代 相機(jī)應(yīng)用例如內(nèi)窺鏡檢查中的常規(guī)CCD成像器。然而為了達(dá)到最佳的效果,CMOS傳感器帶 來(lái)應(yīng)該考慮的一定不利特性。
[0029] 成像傳感器可以包括轉(zhuǎn)換圖像信息成為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)所必須的電路,并且可以具有包 括在傳感器芯片自身上的各種層次的數(shù)字處理。數(shù)字處理的范圍可以從用于糾錯(cuò)從放大器 特性中變化生成的非理想CMOS傳感器目的的基本算法至提供標(biāo)準(zhǔn)RGB彩色空間(芯片上 相機(jī))的視頻數(shù)據(jù)的完整的圖像信號(hào)處理(ISP)鏈條。
[0030] 給定相機(jī)系統(tǒng)的傳感器復(fù)雜性的希望程度可以由幾個(gè)因素驅(qū)動(dòng),其中一個(gè)因素可 以是成像傳感器的可用物理空間。功能極小CMOS傳感器將僅具有基本像素陣列加上一定 程度上序列化和緩沖的電路以驅(qū)動(dòng)芯片的模擬數(shù)據(jù)。操作和讀出像素所需要的所有定時(shí)信 號(hào)可以從外部提供。從外部供給控制信號(hào)的需求可以增加許多焊盤(pán),其消耗大量可以更好 地用于集聚光的基面板。因?yàn)樾枰娡ㄐ胚B接,因此其無(wú)需使得靠近像素陣列的最小功能 等同于最小使用面積。
[0031] 如果支持電路被遠(yuǎn)程放置并且如果第二級(jí)可以是距離傳感器的明顯距離,則變得 更加希望在數(shù)字域中傳輸數(shù)據(jù),因?yàn)榭梢允沟闷鋷缀醪皇茉肼暩蓴_和信號(hào)衰減影響。由于 減少除了增加相機(jī)制造的復(fù)雜性和成本(之外還消耗空間)的傳感器上焊盤(pán)的數(shù)量,因此 可能存在強(qiáng)烈希望以減少導(dǎo)體的數(shù)量。盡管增加模數(shù)轉(zhuǎn)換至傳感器可以是必要的,但是增 加的面可以被抵消至無(wú)需對(duì)與緩沖和傳輸模擬信號(hào)關(guān)聯(lián)的信號(hào)惡化進(jìn)行補(bǔ)償?shù)某潭?。在?積消耗的方面,考慮到CIS技術(shù)中可用的典型特征尺寸,優(yōu)選的可以是經(jīng)由圖9中可見(jiàn)的一 組控制寄存器和控制該寄存器的簡(jiǎn)單命令接口從而使得在芯片上生成的所有內(nèi)部邏輯信 號(hào)。
[0032] 在高度受控照明環(huán)境中的具有減小象素計(jì)數(shù)的高清晰度圖像可以通過(guò)光源處逐 幀脈沖彩色切換結(jié)合高幀獲取率和專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的單色傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于減小面積成像傳感 器的像素可以是色彩無(wú)關(guān)的,因此有效的空間分辨率可以比傳統(tǒng)單傳感器相機(jī)中它們的色 彩(通常為貝爾模板過(guò)濾)相應(yīng)物明顯更高。由于少得多的入射光子被浪費(fèi),因此它們還 可以具有更高的量子效率。此外,為了弄模糊與貝爾模板關(guān)聯(lián)的彩色偽影,基于拜耳的空間 色彩調(diào)制要求與單色情況相比所附的光學(xué)器件的MTF被降低。這對(duì)于可以利用彩色傳感器 實(shí)現(xiàn)的實(shí)際空間分辨率的具有不利影響。
[0033] 這個(gè)特定公開(kāi)還可以涉及用于內(nèi)窺鏡應(yīng)用中的系統(tǒng)解決方案,其中成像傳感器可 以是在內(nèi)窺鏡的遠(yuǎn)端。為得到基于最小面積傳感器的系統(tǒng),存在如文中所描述的可以開(kāi)發(fā) 的超出明顯減少像素計(jì)數(shù)的其它設(shè)計(jì)方面。特別是,芯片數(shù)字部分的面積應(yīng)該隨著至芯片 (焊盤(pán))的連接的數(shù)量而減少。該公開(kāi)描述完成實(shí)現(xiàn)這樣系統(tǒng)的目標(biāo)的新穎方法。這涉及 具有多個(gè)新穎特征的全定制CMOS成像傳感器的設(shè)計(jì)。
[0034] 本公開(kāi)的實(shí)現(xiàn)可以包括或者利用專(zhuān)用或者通用計(jì)算機(jī),其包括計(jì)算機(jī)硬件,諸如, 例如,如以下更詳細(xì)地討論的一個(gè)或者多個(gè)處理器和系統(tǒng)存儲(chǔ)器。本公開(kāi)范圍內(nèi)的實(shí)現(xiàn)還 可以包括用于攜帶或者存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令和/或者數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的物理和其它計(jì)算機(jī)可 讀介質(zhì)。這種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可以是可由通用或者專(zhuān)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)訪(fǎng)問(wèn)的任何可用介質(zhì)。 存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)是計(jì)算機(jī)儲(chǔ)存器介質(zhì)(設(shè)備)。攜帶計(jì)算機(jī)可執(zhí) 行指令的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)是傳輸介質(zhì)。因此,通過(guò)舉例而不是限制的方式,本公開(kāi)的實(shí)現(xiàn)可 以包括至少兩種完全不同類(lèi)型的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì):計(jì)算機(jī)儲(chǔ)存器介質(zhì)(設(shè)備)和傳輸介質(zhì)。
[0035] 計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)(設(shè)備)包括RAM、R0M、EEPR0M、CD-R0M、固態(tài)驅(qū)動(dòng)器(〃SSDs〃)(例 如,基于RAM)、閃速存儲(chǔ)器,相變存儲(chǔ)器("PCM"),其它類(lèi)型的存儲(chǔ)器,其它光盤(pán)儲(chǔ)存器,磁 盤(pán)儲(chǔ)存器或者其它磁儲(chǔ)存器設(shè)備,或者可以用于存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令或者數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)形式 的所希望程序代碼裝置并且可以由通用或者專(zhuān)用計(jì)算機(jī)訪(fǎng)問(wèn)的任何其它介質(zhì)。
[0036] "網(wǎng)絡(luò)"可以被定義為允許在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和/或模塊和/或其他電子設(shè)備之間傳 輸電子數(shù)據(jù)的一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)鏈路。當(dāng)信息經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)或者其它通信連接(電路、無(wú)線(xiàn)或者 電路或者無(wú)線(xiàn)的組合)可以被傳遞或者提供至計(jì)算機(jī)時(shí),計(jì)算機(jī)適當(dāng)?shù)貙⑦B接視為傳輸介 質(zhì)。傳輸介質(zhì)可以包括網(wǎng)絡(luò)和/或數(shù)據(jù)鏈路,其可以用以攜帶計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令或者數(shù)據(jù) 結(jié)構(gòu)形式的所希望程序代碼裝置并且并且可以由通用或者專(zhuān)用計(jì)算機(jī)訪(fǎng)問(wèn)。以上的組合還 應(yīng)該包括在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的范圍之內(nèi)。
[0037] 另外,計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令或者數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)形式的程序代碼裝置在到達(dá)各種計(jì)算機(jī)系 統(tǒng)組件后可以從傳輸介質(zhì)至計(jì)算機(jī)儲(chǔ)存器介質(zhì)(設(shè)備)自動(dòng)傳遞(或反之亦然)。例如, 經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)或者數(shù)據(jù)鏈路接收的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以在網(wǎng)絡(luò)接口模塊(例如, "NIC")內(nèi)在RAM中被緩沖并且然后最終被傳遞至計(jì)算機(jī)系統(tǒng)RAM和/或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)處的 較不易失性計(jì)算機(jī)儲(chǔ)存器介質(zhì)(設(shè)備)。RAM還可以包括固體驅(qū)動(dòng)器(基于SSD或者PCI x 的實(shí)時(shí)內(nèi)存分層儲(chǔ)存器,如FusionIO)。因此,應(yīng)當(dāng)理解的是計(jì)算機(jī)儲(chǔ)存器介質(zhì)(設(shè)備)可 以包括在也(或者甚至主要)利用傳輸介質(zhì)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組件中。
[0038] 計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令包括例如指令和數(shù)據(jù),其當(dāng)在處理器處被執(zhí)行時(shí)導(dǎo)致通用計(jì)算 機(jī)、專(zhuān)用計(jì)算機(jī)或者專(zhuān)用處理設(shè)備執(zhí)行一定功能或一組功能。計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令可以是例 如二進(jìn)制、中間格式指令,例如匯編語(yǔ)言,或者甚至源代碼。盡管主題已經(jīng)以針對(duì)結(jié)構(gòu)特征 和/或方法動(dòng)作的語(yǔ)言進(jìn)行了描述,但是可以理解的是在附上的權(quán)利要求書(shū)中限定的主題 不必限制至所描述的特征或者以上所描述的動(dòng)作。相反,所描述的特征和動(dòng)作被公開(kāi)為實(shí) 現(xiàn)權(quán)利要求的示例形式。
[0039] 本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解的是本公開(kāi)可以利用許多類(lèi)型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)配置在網(wǎng) 絡(luò)計(jì)算環(huán)境中實(shí)踐,算機(jī)系統(tǒng)配置包括個(gè)人計(jì)算機(jī)、臺(tái)式計(jì)算機(jī)、膝上型計(jì)算機(jī)、消息處理 器、手持式設(shè)備、手機(jī)、相機(jī)控制單元、多處理器系統(tǒng)、基于微處理器或者可編程消費(fèi)電子產(chǎn) 品、網(wǎng)絡(luò)PC、小型計(jì)算機(jī)、大型計(jì)算機(jī),移動(dòng)電話(huà),掌上電腦,平板電腦,尋呼機(jī),路由器,交換 機(jī),各種存儲(chǔ)設(shè)備等等。本公開(kāi)還可以在分布式系統(tǒng)環(huán)境中實(shí)踐,其中通過(guò)網(wǎng)絡(luò)鏈接(由電 路數(shù)據(jù)鏈路、無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路或者電路和無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路的組合)的本地和遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)系統(tǒng)兩 者均執(zhí)行任務(wù)。在分布式系統(tǒng)環(huán)境中,程序模塊可以位于本地和遠(yuǎn)程記憶存儲(chǔ)設(shè)備中。
[0040] 另外,在適當(dāng)情況下,文中所描述的功能可以在一個(gè)或者多個(gè)硬件,軟件、固件、 數(shù)字組件或者類(lèi)似組件中執(zhí)行。例如,一個(gè)或多個(gè)專(zhuān)用集成電路(ASIC)和可編程門(mén)陣列 (PGA)可以被編程以執(zhí)行本文所描述的一個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)和程序。某些術(shù)語(yǔ)貫徹下面的描述 和權(quán)利要求書(shū)使用以指代特定的系統(tǒng)組件。如本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的,組件可以由不 同的名稱(chēng)指代。本文并不旨在以名稱(chēng)不同而不是功能對(duì)組件之間區(qū)別。
[0041] 為了偏移校準(zhǔn)的目的,成像傳感器可以包括特殊用途,光學(xué)盲或光學(xué)黑(OB)的行 (在陣列的頂部和/或底部)和列(向陣列的右側(cè)和/或左側(cè))。在圖IA中可以示出成像 傳感器101的示例布局,其具有記錄區(qū)域中的像素105連同頂部和底部OB行109和左側(cè)和 右側(cè)OB列107。對(duì)于OB鉗位算法,OB行109通常用于監(jiān)視模擬像素黑電平。OB行109還 通常被數(shù)字算法用于取消列固定模式噪聲或者FPN(CFPN)。在實(shí)施例中,保護(hù)環(huán)111可以圍 繞成像傳感器101的周?chē)?。在另一方面,OB列107通常用于估計(jì)列偏移以作為一種抵消任 何列噪聲的裝置。由于列噪聲可能是時(shí)間的,因此偏移應(yīng)當(dāng)對(duì)于每一幀中的每一列重新計(jì) 算。
[0042] 可以通過(guò)對(duì)于OB鉗位算法去除OB行109和使用OB列107代替OB行109而實(shí)現(xiàn) 像素陣列尺寸的總體減少(見(jiàn)以下討論)。在實(shí)現(xiàn)中,通過(guò)獲取暗數(shù)據(jù)幀可以取消包括CFPN 的所有FPN類(lèi)型,進(jìn)而消除了對(duì)專(zhuān)用CFPN糾錯(cuò)和其相關(guān)聯(lián)的OB行109的需求。圖IB示出 了正是這樣的成像傳感器101和像素陣列105的實(shí)例,其中不存在OB行展示但是相反包括 OB列107 〇
[0043] 圖IC可以是示出了示例計(jì)算設(shè)備100的框圖。計(jì)算設(shè)備100可用于執(zhí)行各種程 序,如本文所討論的那些。計(jì)算設(shè)備100可以用作服務(wù)器、客戶(hù)端或者任何其它計(jì)算實(shí)體。 計(jì)算設(shè)備100可以執(zhí)行如文中所討論的各種監(jiān)視功能并且可以執(zhí)行一個(gè)或者多個(gè)應(yīng)用程 序,例如文中所描述的應(yīng)用程序。計(jì)算設(shè)備100可以是多種計(jì)算設(shè)備中的任何一個(gè),例如臺(tái) 式計(jì)算機(jī)、筆記本電腦、服務(wù)器計(jì)算機(jī)、手持式計(jì)算機(jī)、平板計(jì)算機(jī)等。
[0044] 計(jì)算設(shè)備100包括一個(gè)或者多個(gè)處理器102、一個(gè)或者多個(gè)存儲(chǔ)器設(shè)備104、一個(gè) 或者多個(gè)接口 106、一個(gè)或者多個(gè)大容量?jī)?chǔ)存器設(shè)備108、一個(gè)或者多個(gè)輸入/輸出(I/O) 設(shè)備110以及顯示設(shè)備130,所有這些都耦接至總線(xiàn)112。處理器102包括執(zhí)行存儲(chǔ)在存儲(chǔ) 器設(shè)備104和/或大容量?jī)?chǔ)存器設(shè)備108中指令的一個(gè)或者多個(gè)處理器或控制器。處理器 102還可以包括各種類(lèi)型的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)例如高速緩沖存儲(chǔ)器。
[0045] 存儲(chǔ)器設(shè)備104包括各種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)例如易失性存儲(chǔ)器(例如,隨機(jī)存取存 儲(chǔ)器(RAM) 114)和/或非易失性存儲(chǔ)器(例如,只讀存儲(chǔ)器(ROM) 116)。存儲(chǔ)器設(shè)備104也 可以包括可重寫(xiě)的ROM例如閃速存儲(chǔ)器。
[0046] 大容量?jī)?chǔ)存器設(shè)備108包括各種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)例如,磁帶,磁盤(pán),光盤(pán),固態(tài)存 儲(chǔ)器(例如,閃速存儲(chǔ)器)等等。如圖IC中所示,特定大容量?jī)?chǔ)存器設(shè)備可以是硬盤(pán)驅(qū)動(dòng) 器124。各種驅(qū)動(dòng)器也可包括在大容量?jī)?chǔ)存器設(shè)備108中從而允許對(duì)各種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì) 讀取和/或?qū)懭搿4笕萘績(jī)?chǔ)存器設(shè)備108包括可去除介質(zhì)126和/或不可去除的介質(zhì)。
[0047] I/O設(shè)備110包括各種設(shè)備,其允許數(shù)據(jù)和/或其它信息被輸入到或從計(jì)算設(shè)備 1〇〇中獲取到。實(shí)例I/O設(shè)備110包括光標(biāo)控制設(shè)備、鍵盤(pán)、輔助鍵盤(pán)、麥克風(fēng)、監(jiān)視器或者 其它顯示設(shè)備、揚(yáng)聲器、打印機(jī)、網(wǎng)絡(luò)接口卡、調(diào)制解調(diào)器、透鏡、CCD或者其它圖像獲取設(shè) A/AjVAjV 奮?寺寺〇
[0048] 顯示設(shè)備130包括能夠?yàn)橛?jì)算設(shè)備100的一個(gè)或多個(gè)用戶(hù)顯示信息的任何類(lèi)型的 設(shè)備。顯示設(shè)備130的實(shí)例包括監(jiān)視器、顯示終端、視頻投影設(shè)備等等。
[0049] 像素陣列135還可以被包括以及相對(duì)于系統(tǒng)內(nèi)的其它電路可以遠(yuǎn)程操作。
[0050]接口 106包括各種接口,其允許計(jì)算設(shè)備100與其它系統(tǒng)、設(shè)備或者計(jì)算環(huán)境進(jìn)行 交互作用。實(shí)例接口 106可以包括任何數(shù)量的不同網(wǎng)絡(luò)接口 120,例如,局域網(wǎng)(LAN)、廣域 網(wǎng)(WAN)、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)以及互聯(lián)網(wǎng)的接口。其它接口包括用戶(hù)接口 118和外圍設(shè)備接口 122。 接口 106也還可以包括一個(gè)或多個(gè)用戶(hù)接口元件118。接口 106還可以包括一個(gè)或者多個(gè) 外圍接口例如對(duì)于打印機(jī)的接口、定點(diǎn)設(shè)備(鼠標(biāo)、軌跡板等)、鍵盤(pán)等等。
[0051] 總線(xiàn)112允許處理器102、存儲(chǔ)器設(shè)備104、接口 106、大容量?jī)?chǔ)存器設(shè)備108以及 I/O設(shè)備110彼此通信以及耦接至總線(xiàn)112的其它設(shè)備或者組件。總線(xiàn)112代表一個(gè)或者 多個(gè)多種類(lèi)型的總線(xiàn)結(jié)構(gòu),例如系統(tǒng)總線(xiàn)、PCI總線(xiàn)、IEEE 1394總線(xiàn)、USB總線(xiàn)等等。
[0052] 為了說(shuō)明的目的,程序和其它可執(zhí)行程序組件在文中示出為離散的塊,盡管可以 理解的是這樣的程序和組件可以在不同的時(shí)間位于計(jì)算設(shè)備100的不同儲(chǔ)存器組件中并 且由處理器102可執(zhí)行??商鎿Q地,文中所描述的系統(tǒng)和程序可以在硬件或者硬件、軟件和 /或固件的組合中實(shí)現(xiàn)。例如,一個(gè)或者多個(gè)專(zhuān)用集成電路(ASIC)聯(lián)機(jī)或者在系統(tǒng)的初始 化之前可以被編程以執(zhí)行一個(gè)或者多個(gè)文中所描述的系統(tǒng)和程序。
[0053] OB列的數(shù)目通??梢允?00或更多,取決于空間限制等??捎玫腛B列越多,列偏 移精確度越大。更大的精確度意味著更低的列噪聲、后期糾錯(cuò)。通常,對(duì)于如圖2中所示的 每個(gè)列所有的可用物理OB將被讀出。如果實(shí)現(xiàn)較小數(shù)量的物理像素,而不是具有所需數(shù)量 的物理OB像素,(考慮到一定精確度目標(biāo)),被實(shí)現(xiàn)的較小數(shù)量的物理像素在水平讀出過(guò)程 期間多次重新抽樣,則可以達(dá)到陣列尺寸減小的進(jìn)一步程度。這個(gè)方法在圖3中示出。
[0054] 存在于數(shù)字轉(zhuǎn)換器的輸出處的原始CMOS成像傳感器數(shù)據(jù)可能是很不理想的。它 通常情況可能是讀出的像素的水平行的最佳順序并不等同于陣列內(nèi)的實(shí)際物理順序。另 夕卜,原始數(shù)據(jù)通常顯示還反映讀出結(jié)構(gòu)的性質(zhì)的不希望的偽影,其在弱光和相應(yīng)的高增益 的情況中變得非常明顯。這些讀出偽影通常可以包括列FPN,其從逐列偏移中的變化中生 成;以及時(shí)間列噪聲,其由與水平讀出過(guò)程相關(guān)聯(lián)的電路復(fù)位造成。
[0055] CMOS傳感器的另一個(gè)興致屬性可以是:一定程度的暗信號(hào)可以由像素內(nèi)的光電 二極管生成。從該電流所生成的積分信號(hào)的量取決于曝光時(shí)間和溫度。由于暗信號(hào)可能無(wú) 法與光信號(hào)區(qū)分,因此其中的改變轉(zhuǎn)換為模擬域中信號(hào)基準(zhǔn)中的改變。為了可使ADC的可 用動(dòng)態(tài)范圍得到充分的利用,可能重要的是:對(duì)暗信號(hào)進(jìn)行抽樣和調(diào)整。圖4示出了在CMOS 傳感器中這個(gè)通常是如何完成的。來(lái)自O(shè)B像素的數(shù)據(jù)可能是片上邏輯的平均并且與目標(biāo) 數(shù)字黑電平比較。為了使得黑電平盡可能靠近目標(biāo),對(duì)輸入偏移電壓進(jìn)行連續(xù)調(diào)整。這可 以被稱(chēng)為黑鉗位或者OB鉗位過(guò)程。
[0056] 大多數(shù)的市售傳感器包括片上邏輯以執(zhí)黑鉗位和數(shù)字噪聲糾錯(cuò)。這個(gè)邏輯不必 位于傳感器上,然而并且為了開(kāi)發(fā)具有最小面積傳感器的相機(jī)系統(tǒng),將這些糾錯(cuò)移至圖像 信號(hào)處理鏈(ISP)是有意義的。如果它們位于具有很多可用的邏輯門(mén)和RAM的FPGA或者 ASIC中,由于糾錯(cuò)是更少資源限制的,因此這實(shí)際上對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)的性能有凈利益。
[0057] 圖5示出了如何將OB鉗位邏輯移動(dòng)離開(kāi)傳感器(連同傳感器糾錯(cuò)算法)。在這種 情況下,來(lái)自O(shè)B鉗位邏輯的關(guān)于模擬調(diào)整的信息可以經(jīng)由其命令接口通過(guò)指令被傳遞至 傳感器。
[0058] 圖6示出了實(shí)現(xiàn)已經(jīng)在包括最小面積傳感器的系統(tǒng)的背景下開(kāi)發(fā)的ISP前端的實(shí) 例。在此實(shí)例中傳感器上存在兩個(gè)數(shù)字轉(zhuǎn)換器,其分別轉(zhuǎn)換偶數(shù)和奇數(shù)列并且傳遞兩個(gè)查 分端口上的串行數(shù)據(jù)。
[0059] 在解串行化之后,第一過(guò)程可以涉及重建每個(gè)端口的列成為適當(dāng)順序。接下來(lái)兩 個(gè)糾錯(cuò)塊即處理黑鉗位和列噪聲糾錯(cuò)是數(shù)據(jù)路徑專(zhuān)用的,也就是兩條鏈將被分別處理。
[0060] 黑鉗位一圖7中的流程圖可以是如何在片上傳統(tǒng)CMOS成像系統(tǒng)內(nèi)通常操作OB鉗 位邏輯的實(shí)例??赡芡ǔ4嬖诙鄠€(gè)抽樣并且對(duì)來(lái)自多個(gè)OB行的每幀做模擬調(diào)整,同時(shí)OB行 像素存在于數(shù)字讀出路徑中。如前面所討論的,對(duì)于最小面積傳感器,OB像素的數(shù)目可以降 低至必要的最低值,并且這可以通過(guò)消除OB行和使用列以糾錯(cuò)黑鉗位以及列噪聲來(lái)實(shí)現(xiàn)。 圖8A和8B中的流程圖概述了實(shí)現(xiàn)這的一種方法?;纠砟羁梢允抢鄯e對(duì)于整個(gè)幀所測(cè)得 的、未糾錯(cuò)的列偏移的集合并且使用最終估計(jì)以進(jìn)行黑鉗位調(diào)整。同時(shí),為了使得對(duì)單獨(dú)列 做出數(shù)字調(diào)整,每個(gè)單獨(dú)列偏移估計(jì)可以供給給后續(xù)過(guò)程。
[0061] 黑鉗位電平的調(diào)整可以使用傳感器上的DAC或電荷泵通過(guò)控制DC電壓(VMft ) 而完成。由于例如光電二極管中的暗電流,進(jìn)入ADC的像素電壓偏移四處移動(dòng),進(jìn)而DAC需 要通過(guò)估計(jì)數(shù)字域中的黑偏移而定期調(diào)整。
[0062] 行為不正常的各個(gè)OB像素可以嚴(yán)重降低黑偏移測(cè)量的質(zhì)量;進(jìn)而處理它們是十 分重要的。一個(gè)好方法可能是對(duì)每個(gè)OB像素取包括問(wèn)題像素和其最鄰近4個(gè)像素的一組 5個(gè)像素的中值。最后列偏移估計(jì)將然后被認(rèn)為是所有中值的平均值。應(yīng)當(dāng)做出一些準(zhǔn)備 以在開(kāi)始和結(jié)束時(shí)不失去的統(tǒng)計(jì)資料,例如緩沖OB的整個(gè)抽樣和裹住5個(gè)抽樣。這需要流 水線(xiàn)處理數(shù)據(jù),導(dǎo)致延遲至少等于每行每個(gè)ADC通道的OB總數(shù)。
[0063] 偶數(shù)通道的列偏移估計(jì)(假設(shè)兩個(gè)ADC具有奇偶布置),行號(hào)r :
【權(quán)利要求】
1. 一種在封閉光環(huán)境中使用的內(nèi)窺鏡設(shè)備,包括: 內(nèi)窺鏡主體,其包括: 手持結(jié)構(gòu); 內(nèi)腔,其由所述主體第一末端的處的內(nèi)腔基座附接; 所述內(nèi)腔的尖端部,其與所述主體的所述內(nèi)腔基座相對(duì); 透鏡,其設(shè)置在所述尖端部的最遠(yuǎn)端部; 成像傳感器,其靠近所述內(nèi)腔的所述尖端部設(shè)置,其中所述成像傳感器包括: 像素陣列,其用于感測(cè)電磁輻射; 傳遞端口,其用于傳遞由所述像素陣列生成的數(shù)據(jù); 數(shù)字轉(zhuǎn)換器,其將模擬像素?cái)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù); 黑鉗位電路,其提供對(duì)由所述像素陣列生成的數(shù)據(jù)的偏移控制; 電連接,其提供在所述成像傳感器和遠(yuǎn)離所述成像傳感器圖像設(shè)置的信號(hào)處理電路之 間的電通信。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)窺鏡設(shè)備,進(jìn)一步包括長(zhǎng)寄存器,其中所述長(zhǎng)寄存器包括 用于控制所述像素陣列的曝光時(shí)間和所述像素陣列的增益的控制參數(shù)項(xiàng)目。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)窺鏡設(shè)備,進(jìn)一步包括長(zhǎng)寄存器,其包括用于控制所述像 素陣列的增量偏移調(diào)整或者所述像素陣列的曝光時(shí)間的控制參數(shù)項(xiàng)目。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)窺鏡設(shè)備,進(jìn)一步包括長(zhǎng)寄存器,其包括用于控制所述像 素陣列的增量偏移調(diào)整或者所述像素陣列的增益的控制參數(shù)項(xiàng)目。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)窺鏡設(shè)備,進(jìn)一步包括長(zhǎng)寄存器,其包括用于控制增量偏 移調(diào)整和所述像素陣列的曝光時(shí)間或者所述像素陣列的增益的控制參數(shù)項(xiàng)目。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)窺鏡設(shè)備,進(jìn)一步包括長(zhǎng)寄存器,其包括用于控制所述像 素陣列的增量偏移調(diào)整和所述像素陣列的曝光時(shí)間的控制參數(shù)項(xiàng)目。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)窺鏡設(shè)備,進(jìn)一步包括長(zhǎng)寄存器,其包括用于通過(guò)調(diào)整模 擬電流、模擬電壓、像素定時(shí)、垂直定時(shí)、傳感器復(fù)位和傳感器初始化中的任意一個(gè)來(lái)控制 像素陣列的所述操作的多個(gè)控制參數(shù)項(xiàng)目。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)窺鏡設(shè)備,其中,所述像素陣列包括有源像素和光學(xué)黑色 像素,其中所述有源像素和所述光學(xué)黑色像素校準(zhǔn)來(lái)自所述像素陣列的輸出。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)窺鏡設(shè)備,其中,所述像素陣列包括有源像素和光學(xué)黑色 像素,其中所述光學(xué)黑色像素組織在與所述像素陣列內(nèi)的所述有源像素鄰近的列中。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)窺鏡設(shè)備,其中,所述成像傳感器包括單個(gè)數(shù)字轉(zhuǎn)換器。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)窺鏡設(shè)備,其中,所述成像傳感器包括多個(gè)數(shù)字轉(zhuǎn)換器。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)窺鏡設(shè)備,其中,所述成像傳感器包括單個(gè)輸出端口。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)窺鏡設(shè)備,其中,所述成像傳感器包括多個(gè)輸出端口。
14. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的內(nèi)窺鏡設(shè)備,其中,對(duì)所述光學(xué)黑色像素的列多次抽樣以降 低光學(xué)黑色列的數(shù)目。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)窺鏡設(shè)備,其中,所述像素陣列包括有源像素和光學(xué)黑色 像素,其中所述光學(xué)黑色像素組織在與所述像素陣列內(nèi)的所述有源像素鄰近的列中,其中 所述光學(xué)黑色像素的列組織在所述成像傳感器的右側(cè)和左側(cè)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的內(nèi)窺鏡設(shè)備,其中,所述成像傳感器右側(cè)的光學(xué)黑色列中 的一個(gè)被多次抽樣。
17. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的內(nèi)窺鏡設(shè)備,其中,所述成像傳感器左側(cè)的光學(xué)黑色列中 的一個(gè)被多次抽樣。
18. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的內(nèi)窺鏡設(shè)備,其中,所述成像傳感器右側(cè)的光學(xué)黑色列中 的一個(gè)被多次抽樣,并且所述成像傳感器左側(cè)的光學(xué)黑色列中的一個(gè)被多次抽樣。
19. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的內(nèi)窺鏡設(shè)備,其中,所述成像傳感器右側(cè)的光學(xué)黑色列中 的多個(gè)被多次抽樣。
20. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的內(nèi)窺鏡設(shè)備,其中,所述成像傳感器左側(cè)的光學(xué)黑色列中 的多個(gè)被多次抽樣。
21. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的內(nèi)窺鏡設(shè)備,其中,所述成像傳感器右側(cè)的光學(xué)黑色列中 的多個(gè)被多次抽樣,并且所述成像傳感器左側(cè)的光學(xué)黑色列中的多個(gè)被多次抽樣。
22. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)窺鏡設(shè)備,其中,所述黑鉗位電路關(guān)于所述成像傳感器遠(yuǎn) 程地設(shè)置。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的內(nèi)窺鏡設(shè)備,其中,所述設(shè)備還包括命令接口以控制所述 黑謝位電路。
24. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)窺鏡設(shè)備,其中,所述黑鉗位電路感測(cè)由數(shù)模轉(zhuǎn)換器生成 的電壓。
25. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)窺鏡設(shè)備,其中,所述黑鉗位電路感測(cè)由電荷泵生成的電 壓。
26. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)窺鏡設(shè)備,其中,所述成像傳感器糾錯(cuò)的一部分關(guān)于所述 成像傳感器遠(yuǎn)程地設(shè)置。
27. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)窺鏡設(shè)備,其中,所有的成像傳感器糾錯(cuò)關(guān)于所述成像傳 感器遠(yuǎn)程設(shè)置。
28. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)窺鏡設(shè)備,進(jìn)一步包括多個(gè)控制寄存器,其中所述控制寄 存器是經(jīng)由移位寄存器加載的數(shù)字鎖存器。
29. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的內(nèi)窺鏡設(shè)備,其中,所述移位寄存器是任意長(zhǎng)度的。
30. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的內(nèi)窺鏡設(shè)備,其中,所述多個(gè)控制寄存器中的大多數(shù)是使 用包括數(shù)十比特的移位寄存器被加載的。
31. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的內(nèi)窺鏡設(shè)備,其中,所述多個(gè)控制寄存器中的大多數(shù)是使 用包括數(shù)百比特的移位寄存器被加載的。
32. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的內(nèi)窺鏡設(shè)備,其中,所述多個(gè)控制寄存器中的大多數(shù)是使 用包括數(shù)千比特的移位寄存器被加載的。
33. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的內(nèi)窺鏡設(shè)備,其中,所述移位寄存器是使用串行的2線(xiàn)協(xié)議 被加載的。
34. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的內(nèi)窺鏡設(shè)備,其中,所述移位寄存器中的一個(gè)專(zhuān)用于幀到 幀參數(shù)改變。
35. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)窺鏡設(shè)備,其中,所述成像傳感器包括多個(gè)像素陣列,其 中多個(gè)像素陣列用于創(chuàng)建三維圖像。
36. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)窺鏡設(shè)備,其中,所述成像傳感器還包括:包括所述像素 陣列的第一基板和包括用于所述像素陣列的支持電路的第二基板,其中包括所述支持電路 的所述第二基板遠(yuǎn)離包括所述像素陣列的第一基板設(shè)置。
37. 根據(jù)權(quán)利要求36所述的內(nèi)窺鏡設(shè)備,其中,所述第一基板關(guān)于所述第二基板垂直 對(duì)齊。
38. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)窺鏡設(shè)備,其中,所述像素陣列包括有源像素和光學(xué)黑色 像素,其中所述光學(xué)黑色像素組織在與所述像素陣列內(nèi)的所述有源像素鄰近的列中,其中 所述光學(xué)黑色像素的列被多次抽樣以計(jì)算列偏移。
39. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)窺鏡設(shè)備,其中,所述像素陣列包括有源像素和光學(xué)黑色 像素,其中所述光學(xué)黑色像素組織在與所述像素陣列內(nèi)的所述有源像素相鄰的多個(gè)列和多 個(gè)行中。
40. 根據(jù)權(quán)利要求39所述的內(nèi)窺鏡設(shè)備,其中,所述光學(xué)黑色行的大部分從所述像素 陣列移除,使得僅有所述少數(shù)光學(xué)黑色行是具有功能的。
41. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)窺鏡設(shè)備,其中,所述像素陣列包括有源像素和光學(xué)黑色 像素,其中所述光學(xué)黑色像素組在多個(gè)列中并且不包括與所述像素陣列內(nèi)的所述有源像素 鄰近的任何光學(xué)黑色行。
42. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)窺鏡設(shè)備,其中,所述像素陣列包括有源像素和光學(xué)黑色 像素,其中所述光學(xué)黑色像素組織在與所述像素陣列內(nèi)的所述有源像素鄰近的多個(gè)列中, 其中多個(gè)列用于計(jì)算所述黑鉗位電路的基線(xiàn)黑電平和由所述圖像信號(hào)處理器執(zhí)行的黑鉗 位計(jì)算。
43. 根據(jù)權(quán)利要求42所述的內(nèi)窺鏡設(shè)備,其中,所述黑鉗位用于在數(shù)字轉(zhuǎn)換器之前計(jì) 算控制電壓偏移,并且使用多個(gè)列偏移利用簡(jiǎn)單指數(shù)平滑法(SES)確定數(shù)據(jù)整個(gè)幀內(nèi)的總 偏移。
44. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)窺鏡設(shè)備,其中,所述設(shè)備還包括存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的二維 幀數(shù)據(jù)以用于抵消由圖像傳感器生成的固定模式噪聲。
45. 根據(jù)權(quán)利要求44所述的內(nèi)窺鏡設(shè)備,其中,所述二維幀數(shù)據(jù)是從暗幀捕獲中得到 的。
46. 根據(jù)權(quán)利要求45所述的內(nèi)窺鏡設(shè)備,其中,通過(guò)不對(duì)發(fā)射器施加脈沖來(lái)助于所述 暗幀捕獲。
47. 根據(jù)權(quán)利要求45所述的內(nèi)窺鏡設(shè)備,其中,通過(guò)所述暗幀捕獲的簡(jiǎn)單指數(shù)平滑法 來(lái)計(jì)算所述像素偏移。
48. -種用于在環(huán)境光線(xiàn)不足環(huán)境中數(shù)字成像的系統(tǒng),包括: 用于感測(cè)電磁輻射的成像傳感器,其中所述成像傳感器包括: 像素陣列,其用于感測(cè)電磁輻射; 傳遞端口,其用于發(fā)射由所述像素陣列生成的數(shù)據(jù); 數(shù)字轉(zhuǎn)換器,其轉(zhuǎn)換模擬像素抽樣成數(shù)字?jǐn)?shù)值; 黑鉗位電路,其提供對(duì)由所述像素陣列生成的數(shù)據(jù)的偏移控制; 內(nèi)窺鏡,其用于接近環(huán)境光線(xiàn)不足的環(huán)境; 手持件,其附接至所述內(nèi)窺鏡,其中,能夠通過(guò)所述手持件的操作來(lái)操作所述內(nèi)窺鏡; 包括處理器的控制單元,其中,所述控制單元能夠與成像傳感器電通信;以及 連接線(xiàn)纜,其電連接所述手持件和所述控制單元。
49. 根據(jù)權(quán)利要求48所述的系統(tǒng),其中,所述像素陣列包括用于校準(zhǔn)來(lái)自所述像素陣 列的輸出的光學(xué)黑色像素和有源像素。
50. 根據(jù)權(quán)利要求49所述的系統(tǒng),其中,所述光學(xué)黑色像素組織在與所述像素陣列內(nèi) 的有源像素鄰近的列中。
51. 根據(jù)權(quán)利要求48所述的系統(tǒng),進(jìn)一步包括能夠遠(yuǎn)離所述像素陣列設(shè)置的黑鉗位控 制過(guò)程。
52. 根據(jù)權(quán)利要求48所述的系統(tǒng),進(jìn)一步包括用于處理可能由所述像素陣列創(chuàng)建的圖 像數(shù)據(jù)的可編程門(mén)陣列。
53. 根據(jù)權(quán)利要求48所述的系統(tǒng),進(jìn)一步包括少于50個(gè)的光學(xué)黑色像素列,使得其能 夠在所述系統(tǒng)的操作內(nèi)被再抽樣以提供精確性。
54. 根據(jù)權(quán)利要求49所述的系統(tǒng),進(jìn)一步包括光學(xué)黑色像素列,其均勻設(shè)置在所述有 源像素列的相對(duì)側(cè)。
55. 根據(jù)權(quán)利要求49所述的系統(tǒng),進(jìn)一步包括光學(xué)黑色像素列,其不均勻地設(shè)置在所 述有源像素列的相對(duì)側(cè)。
56. 根據(jù)權(quán)利要求49所述的系統(tǒng),進(jìn)一步包括黑鉗位控制過(guò)程,其對(duì)由光學(xué)黑色像素 接收的數(shù)據(jù)取平均值,并且將所述平均值和存儲(chǔ)在所述系統(tǒng)內(nèi)的存儲(chǔ)器內(nèi)的預(yù)定目標(biāo)值比 較。
57. 根據(jù)權(quán)利要求48所述的系統(tǒng),進(jìn)一步包括用于累加整個(gè)幀的所測(cè)量未糾錯(cuò)列偏移 的集合的存儲(chǔ)器。
58. 根據(jù)權(quán)利要求48所述的系統(tǒng),進(jìn)一步包括用于控制補(bǔ)償暗電流的電壓的數(shù)模轉(zhuǎn)換 電路。
59. 根據(jù)權(quán)利要求48所述的系統(tǒng),進(jìn)一步包括用于控制電壓的電荷泵電流以抵消暗電 流。
60. 根據(jù)權(quán)利要求48所述的系統(tǒng),進(jìn)一步包括多個(gè)寄存器。
61. 根據(jù)權(quán)利要求48所述的系統(tǒng),進(jìn)一步包括命令寄存器,其用于高級(jí)別事件的1比特 命令如芯片復(fù)位和其它寄存器的負(fù)載。
62. 根據(jù)權(quán)利要求48所述的系統(tǒng),進(jìn)一步包括設(shè)置在內(nèi)窺鏡內(nèi)位于其關(guān)于所述手持件 的遠(yuǎn)端部的成像傳感器。
63. 根據(jù)權(quán)利要求48所述的系統(tǒng),進(jìn)一步包括設(shè)置在所述手持件內(nèi)的成像傳感器。
64. 根據(jù)權(quán)利要求48所述的系統(tǒng),進(jìn)一步包括發(fā)射器,其發(fā)射通過(guò)光纖從所述發(fā)射器 傳輸至所述內(nèi)窺鏡的尖端的電磁輻射的脈沖。
65. 根據(jù)權(quán)利要求48所述的系統(tǒng),進(jìn)一步包括這樣一種纜線(xiàn),該纜線(xiàn)包括:用于將來(lái)自 光發(fā)射器的電磁輻射傳輸至內(nèi)窺鏡的光纖,以及提供從所述控制單元到所述成像傳感器的 電子通信的導(dǎo)電線(xiàn)。
66. 根據(jù)權(quán)利要求48所述的系統(tǒng),進(jìn)一步包括設(shè)置在所述控制單元內(nèi)并且與光發(fā)射器 和所述成像傳感器電通信的控制器。
67. 根據(jù)權(quán)利要求48所述的系統(tǒng),進(jìn)一步包括設(shè)置在手持件內(nèi)并且與光發(fā)射器和所述 成像傳感器電通信的成像傳感器。
68. 根據(jù)權(quán)利要求48所述的系統(tǒng),進(jìn)一步包括與發(fā)射器耦接的成像傳感器。
69. 根據(jù)權(quán)利要求48所述的系統(tǒng),進(jìn)一步包括遠(yuǎn)程處理算法,以通過(guò)使用每個(gè)列中的 光學(xué)黑色像素集合減去所測(cè)量列平均值來(lái)糾錯(cuò)列噪聲。
70. 根據(jù)權(quán)利要求48所述的系統(tǒng),進(jìn)一步包括用于傳輸像素?cái)?shù)據(jù)的多個(gè)傳遞端口。
71. 根據(jù)權(quán)利要求48所述的系統(tǒng),進(jìn)一步包括多個(gè)數(shù)字轉(zhuǎn)換器。
72. 根據(jù)權(quán)利要求48所述的系統(tǒng),進(jìn)一步包括關(guān)于所述像素陣列遠(yuǎn)程設(shè)置的數(shù)字轉(zhuǎn)換 器。
【文檔編號(hào)】A61B1/04GK104486987SQ201380038876
【公開(kāi)日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2013年7月26日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月26日
【發(fā)明者】洛朗·布朗卡爾, 約翰·理查森 申請(qǐng)人:橄欖醫(yī)療公司