TWI565318B - 用於空間受限位置中之成像系統及方法 - Google Patents

用於空間受限位置中之成像系統及方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI565318B
TWI565318B TW104112723A TW104112723A TWI565318B TW I565318 B TWI565318 B TW I565318B TW 104112723 A TW104112723 A TW 104112723A TW 104112723 A TW104112723 A TW 104112723A TW I565318 B TWI565318 B TW I565318B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
image sensor
imaging
pixel array
imaging system
image
Prior art date
Application number
TW104112723A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201541959A (zh
Inventor
雷俊釗
Original Assignee
豪威科技股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 豪威科技股份有限公司 filed Critical 豪威科技股份有限公司
Publication of TW201541959A publication Critical patent/TW201541959A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI565318B publication Critical patent/TWI565318B/zh

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/04—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor combined with photographic or television appliances
    • A61B1/05—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor combined with photographic or television appliances characterised by the image sensor, e.g. camera, being in the distal end portion
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/04—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor combined with photographic or television appliances
    • A61B1/044—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor combined with photographic or television appliances for absorption imaging
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/45—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof for generating image signals from two or more image sensors being of different type or operating in different modes, e.g. with a CMOS sensor for moving images in combination with a charge-coupled device [CCD] for still images
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/50—Constructional details
    • H04N23/54—Mounting of pick-up tubes, electronic image sensors, deviation or focusing coils
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/50—Constructional details
    • H04N23/555—Constructional details for picking-up images in sites, inaccessible due to their dimensions or hazardous conditions, e.g. endoscopes or borescopes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Endoscopes (AREA)
  • Studio Devices (AREA)

Description

用於空間受限位置中之成像系統及方法
本發明係有關於成像，特定而言係有關於用於空間受限位置之成像系統及方法。
對於遞交高性能的小型相機系統之需求正隨著成像系統越來越多使用在寬廣種類的應用而增加。該等應用係在諸如消費電子產品、機器視覺、汽車、以及醫學診斷及程序的領域中被發現。
針對相機系統的尺寸而言，用以檢查人體內部的醫學內視鏡成為具有挑戰性要求的實例。包含至少一影像感測器、光學裝置、及電子裝置的該相機系統必須適合於在將被檢查的區域內。較佳地，該相機系統要充分地小巧，使得在所欲的方向中具有用以使相機通過而檢查環境之空間。此外，該相機系統常經由諸如動脈之其本身採取尺寸限制的通道，而被引導至感興趣的區域。同時，用以達成例如，準確診斷及成功手術之程序的所欲結果，醫學內視鏡相機系統之成像能力及性能係必要的。例如，許多程序將會受益自高解析的成像，以獲得足夠詳細的資訊。惟，由使用設想情況所採取的空間要求將限制醫學內視鏡相機系統之可達到性能。同樣地，內視鏡相機的尺寸亦將限制醫學內視鏡的使用。
在一實施例中，用於空間受限位置之成像系統包含影像感測器，用以擷取影像，其中上述影像感測器具有(a)第一矩形區域，內含像素陣列及與上述像素陣列在通訊上耦接的連接電路，以及(b)第二矩形區域，具有僅與上述第一矩形區域共享的一共享側，並內含支撑電子裝置，用於像素陣列控制及信號獲取，其中上述支撑電子裝置係與上述連接電路在通訊上耦接。
在一實施例中，用於空間受限位置之成像方法包含(a)形成場景之影像於影像感測器的像素陣列上，上述影像感測器的上述像素陣列係包含在 具有第一側之第一矩形區域內，以及(b)在上述像素陣列與支撐電子裝置之間通訊電性信號，上述支撑電子裝置係位於上述影像感測器上且被包含在第二矩形區域內，上述第二矩形區域僅與上述第一矩形區域共享一側。
100、200、300、400、700、900、1000、1200、1300‧‧‧成像系統
120、210‧‧‧影像感測器
500、600、800、905、1100、125、215、225‧‧‧像素陣列
510、610、810、910、1110、130、230、730‧‧‧反射表面
930、1030、1230、150、250、750‧‧‧成像物鏡
1250、160‧‧‧控制/處理系統
170‧‧‧連接
190、790‧‧‧封閉體
1090、220、1310‧‧‧第二影像感測器
235‧‧‧稜鏡
240‧‧‧光源
260、330、760‧‧‧介面
1260、335‧‧‧光束分離器立方體
430‧‧‧表面
435‧‧‧反射鏡
520‧‧‧電子電路
540‧‧‧可焊接的連接器
590‧‧‧邊界圓
601‧‧‧第一矩形區域
602‧‧‧第二矩形區域
603‧‧‧共享側
681‧‧‧x軸
682‧‧‧y軸
620、820、920‧‧‧連接電路
1120、630、1130‧‧‧支撐電子裝置
645、1140‧‧‧連接器
1400、1500‧‧‧成像方法
圖1描繪依據一實施例之用於空間受限位置的成像系統。
圖2描繪依據一實施例之圖1系統的實施例，其中成像路徑係藉由使用稜鏡而被折曲。
圖3描繪依據一實施例之圖1系統的實施例，其中成像路徑係藉由使用光束分離器立方體而被折曲。
圖4描繪依據一實施例之圖1系統的實施例，其中成像路徑係藉由使用反射鏡而被折曲。
圖5描繪先前技藝影像感測器。
圖6描繪依據一實施例之用於空間受限位置的非對稱影像感測器，其具有被設置至像素陣列之一側的支撐電子裝置。
圖7A係以橫剖面視圖描繪依據一實施例之圖1系統的一實施例，實施有圖6的影像感測器。
圖7B係以與使用於圖7A中的橫剖面視圖正交之橫剖面視圖描繪圖7A的成像系統。
圖8描繪依據一實施例之圖1系統的實施例，實施有圖6的影像感測器。
圖9描繪依據一實施例之圖7成像系統的實施例，實施有圖6之影像感測器的放大實施例。
圖10A係以橫剖面視圖描繪依據一實施例之用於空間受限位置的成像系統，且其進一步包含第二影像感測器。
圖10B係以與使用於圖10A中的橫剖面視圖正交之橫剖面視圖描繪圖10A的成像系統。
圖11描繪依據一實施例之用於空間受限位置的影像感測器，其包含像素陣列、支撐電子裝置、及連接電路。
圖12描繪依據一實施例之用於空間受限位置的成像系統，其利用圖11的影像感測器。
圖13描繪依據一實施例之用於空間受限位置的成像系統，且其係藉由進一步包含第二影像感測器之圖12成像系統的延伸。
圖14描繪依據一實施例之用於空間受限位置的成像方法。
圖15描繪依據一實施例之用於空間受限位置的成像方法，且其係藉由進一步包含以第二影像感測器擷取影像之圖14成像方法的延伸。
在此所揭示的係用於空間受限位置之成像系統及方法。所揭示的成像系統及方法在應用的範圍中具有產業利用性。例如，內視鏡相機系統，特別是與醫學程序相關聯者，常採取嚴格的空間要求。其他的應用包含其中，對於較小裝置堅持需具有較大性能的消費者電子產品。
在此所揭示的係具有非對稱配置的影像感測器。該等影像感測器包含用以擷取被形成於其上之影像的光敏像素陣列、支撐電子裝置、以及連接該像素陣列至該支撐電子裝置的連接器。針對其各像素，像素陣列產生對應該處之上所入射之光量的電性信號。支撐電子裝置可包含諸如讀出控制、增益控制、時序控制、及/或放大之功能，以產生表示被形成在像素陣列上之影像的電性影像信號。與其中矩形像素陣列係在矩形的所有四側由支撐電子裝置所包圍之習知影像感測器不一樣，在此所揭示之非對稱影像感測器的支撑電子裝置係設置至像素陣列的一側。因此，該等非對稱影像感測器的一側長度可以比具有相同尺寸像素陣列之習知影像感測器更大。然而，正交側長度可被有效地做成比習知影像感測器的該者更小。當被實施於具有折曲成像路徑之所揭示的成像系統之中時，所需的相機元件可以以比習知系統之該者更小的封閉體包裝。
而且，在此所揭示的係具有折曲成像路徑的成像系統。該等系統包含反射表面，用以朝向用於成像之像素陣列重指引由成像物鏡所傳送的光。在一實施例中，像素陣列係取向成使得其表面法線與成像物鏡的光軸實質地正交。在某些實施例中，上述非對稱影像感測器被有利地實施於具有折曲成像路徑的成像系統中。此組合提供特殊的益處，因為非對稱影像感測器可被定位而比習知影像感測器更有效率地利用可用的空間。
於某些實施例中，在此所揭示的成像系統進一步包含第二影像感測器，其被設置以擷取由反射表面所傳送之光的影像。此影像感測器可具有與擷取反射光之影像的影像感測器不同的性質，例如，不同的解析度或不同的靈 敏度。替代性地，或與之結合地，該二影像感測器的其中一者可為單色影像感測器，而另一者可為感色影像感測器。該等實施例可提供比單相機系統可實現者更多的功能，且同時遵循嚴厲的空間限制。
圖1描繪用於空間受限位置之一例示性成像系統100。成像系統100包含影像感測器120、成像物鏡150、反射表面130、及封閉體190。影像感測器120進一步包含像素陣列125。影像感測器120、成像物鏡150、及反射表面130係配置成使得成像物鏡150形成場景的影像於像素陣列125上。選擇性地，成像系統100進一步包含控制/處理系統160，用於處理由影像感測器120所擷取之影像，及/或控制由影像感測器120所進行之影像擷取以及在封閉體190內的元件之其他功能。選擇性的控制/處理系統160透過選擇性的連接170而與影像感測器通訊。例如，成像系統100係醫學內視鏡系統。封閉體190提供影像感測器120、反射表面130、及成像物鏡150之結構性支撐及/或環境的保護。封閉體190可僅部分地包圍成像物鏡150，如圖1中所描繪，或者封閉體190可完全地包圍成像物鏡150，而允許來自場景的光到達成像物鏡150。
在一實施例中，像素陣列125及成像物鏡150係配置成使得成像物鏡150的光軸與像素陣列125的表面法線實質地正交。在本發明中，用語“實質地正交”將被解讀成自正交偏差不大於10度。某些實施例可獲益自與像素陣列125的表面法線精確正交之成像物鏡150的光軸。然而，如本領域中具通常知識之技藝者所已知，製造公差及諸如與時間有關之漂移的其他不理想可妨礙精確的正交性。此外，一些實施例可對成像物鏡150的光軸與像素陣列125的表面法線間之精確角度相對地無感覺，只要其係接近正交。針對該等實施例，對成像物鏡150的光軸與像素陣列125的表面法線間之角度的嚴格公差可在成像系統100的設計及製造二者上，施以非必要之要求。在大多數的情況下，可製造成像系統100使得成像物鏡150的光軸與像素陣列125的表面法線間之角度被維持在80至100度的範圍內。同樣地，隨著相似的論點，用語“實質地平行”將在本發明中被解讀成自平行偏差不大於10度。
影像感測器120係例如，互補式金屬氧化物半導體(CMOS)影像感測器或電荷耦合裝置(CCD)影像感測器。在一實施例中，影像感測器120係提供類比輸出的CMOS影像感測器。在一實施例中，反射表面130係全反射的。在另一實施例中，反射表面係部分反射的。在後者之實施例中，成像系統100 包含第二影像感測器(未顯示於圖1中)，用於根據傳播自成像物鏡150且由反射表面130所傳送的光進行影像的擷取。在一實施例中，封閉體190係圓柱形的，而圓柱的軸係與成像物鏡的光軸約略地平行。雖然圖1描繪成像物鏡150為單一透鏡，但成像物鏡150可包含多重透鏡以及諸如濾光片或孔徑之一或多個其他元件。
圖2描繪用於空間受限位置之一例示性成像系統200。成像系統200係圖1之成像系統100的實施例。成像系統200包含影像感測器210、成像物鏡250、稜鏡235、介面260、及封閉體290。影像感測器210係影像感測器120(圖1)的實施例且包含像素陣列215，其係為像素陣列125的實施例。成像物鏡250係成像物鏡150(圖1)的實施例。封閉體290係封閉體190(圖1)的實施例。稜鏡235包含表面230，其係反射表面130(圖1)的實施例。在一實施例中，由於稜鏡235與周遭介質間之折射係數差異，表面230藉內反射而反射由成像物鏡250所傳送之至少一部分的光。例如，稜鏡235係由折射係數在1.45至1.75的範圍中之玻璃或塑膠所製成，而周遭介質係具有1.0之折射係數的空氣。在另一實施例中，表面230包含塗佈，以達到諸如大於90%、大於95%、或在45%與55%間之期望反射係數。該塗佈係例如，介電塗佈或金屬塗佈。
選擇性地，成像系統200包含具有像素陣列225的第二影像感測器220。選擇性的影像感測器220自表面230所傳送的光擷取影像。影像感測器220的形成因子及成像性質二者之性質可與影像感測器210的該等者不同。例如，影像感測器210與選擇性的影像感測器220具有不同的解析度或不同的靈敏度。替代性地，或與之結合地，影像感測器210及選擇性的影像感測器220的其中一者可為單色影像感測器，而另一者可為感色影像感測器。
成像物鏡250及影像感測器210係配置成使得成像物鏡250的光軸與像素陣列215的表面法線實質地垂直。選擇性的影像感測器220係定位成使得對像素陣列225的表面法線與成像物鏡250的光軸實質地平行。在某些實施例中，反射表面230係配置成使得對該處的表面法線與成像物鏡250的光軸及像素陣列215的表面法線實質地呈45度角。
在某些實施例中，成像系統200進一步包含光源240，用以照明場景。光源240具有產業利用性，例如，在醫學內視鏡檢查術及其中將被成像的區域係黑暗或照明不足之其他使用設想情況中。
雖然並未被顯示於圖2中，但成像系統200之替代實施例包含控制/處理系統160及連接170。
圖3描繪用於空間受限位置之一例示性成像系統300。成像系統300係圖1之成像系統100的實施例。成像系統300係與圖2之成像系統200相似，除了光束分離器立方體335置換成像系統200的稜鏡235之外。光束分離器立方體335包含介面330，其係反射表面130(圖1)的實施例。
圖4描繪用於空間受限位置之一例示性成像系統400。成像系統400係圖1之成像系統100的實施例。成像系統400係與圖2之成像系統200相似，除了反射鏡435置換成像系統200的稜鏡235之外。反射鏡435包含表面430，其係反射表面130(圖1)的實施例。表面430可在面向成像物鏡250之反射鏡435的側上，如圖4中所描繪，或在遠離成像物鏡250之反射鏡435的側上。表面430可包含介電塗佈或金屬塗佈，用以產生所欲的反射性質，如關於圖2之成像系統200所討論。
圖5描繪先前技藝影像感測器500。先前技藝影像感測器500包含像素陣列510、電子電路520、及可焊接的連接器540。電子電路520包含支撑電子裝置以供像素陣列510的操作之用。連接器540係諸如接腳之物件，用以建立先前技藝影像感測器500與其外部之系統間的連接。當被實施於具有圓柱形之封閉體的傳統醫學內視鏡相機之中時，先前技藝影像感測器500係取向成使得對像素陣列510的表面法線與圓柱體的軸平行。邊界圓590描繪圓柱體所必須具有之最小的圓周，以使先前技藝影像感測器500適合在其內。
圖6以頂部平面視圖描繪用於空間受限位置之一例示性影像感測器600。影像感測器600被有利地實施成圖1的影像感測器120，或成圖2、3、及4的影像感測器210。影像感測器600包含像素陣列610、支撐電子裝置630、及用以連接像素陣列610與支撐電子裝置630的連接電路620。像素陣列610對入射其上的光產生電性回應。支撐電子裝置630包含與像素陣列610之條件相關聯的功能，以產生電性回應。支撐電子裝置630進一步包含用以處理由像素陣列610所產生的電性信號之功能，以響應入射光，用以產生表示被形成在像素陣列610上之影像的電性影像信號。支撐電子裝置630可包含諸如讀出控制、增益控制、時序控制、及/或放大的功能，以產生該電性影像信號。連接電路620包含連接器，用以連接像素陣列610的像素與支撐電子裝置630。在某些實施例 中，連接電路僅包含接線。
支撐電子裝置630係設置臨近像素陣列610的一側，而像素陣列610的其他三側僅與連接電路相關聯。像素陣列610及連接電路620係內含在第一矩形區域601內。支撐電子裝置630係內含在第二矩形區域602內，其僅與第一矩形區域共享一側603。支撐電子裝置630包含四個連接器640例如圖2、3、及4之介面260，用以建立支撐電子裝置630與其外部之系統間的連接。選擇性地，支撐電子裝置630包含額外之選擇性的連接器645。
在一實施例中，於與共享側603平行的尺寸中，支撐電子裝置630的大小不大於在該相同尺寸中之像素陣列610及連接電路620的大小。請參閱由x軸681及y軸682所組成之座標系統，在此所考慮的尺寸係y尺寸。在此尺寸中之像素陣列610及連接電路620的大小係由箭頭680所指示。在另一實施例中，於與共享側603平行的尺寸中，支撐電子裝置630的大小係與在該相同尺寸中之像素陣列610及連接電路620的大小相似。在又一實施例中，最接近共享側603之像素陣列610的側邊長度係為與該相同側邊平行的尺寸中之支撐電子裝置630的大小之至少90%。當與圖6中之繪圖相較時，在遠離像素陣列610的方向中之支撐電子裝置630的大小可予以增加或減少，而不會背離關於此點之範疇。在某些實施例中，影像感測器600係由單一晶粒所形成，以致使像素陣列610、連接電路620、及支撐電子裝置630在相同的晶粒上。此在像素陣列610與支撐電子裝置630之間的連接電路620中，促成短的連接。所以，此實施例可在其中像素陣列610及支撐電子裝置630係在分離的晶粒上之系統上，提供增進的性能。在一實施例中，影像感測器600係實施於內視鏡中，例如醫學內視鏡。
影像感測器600的配置促成實施至，其中在像素陣列的平面內之一尺寸中採取嚴厲之空間限制於影像感測器的大小上，而在像素陣列的平面內之與該處正交的尺寸中具有較寬鬆的空間限制或無空間限制，之系統內。影像感測器600可被取向成使得共享側603在與較嚴厲之空間限制相關聯的尺寸中。在一實施例中，矩形區域601的所有側係長度小於1毫米。在另一實施例中，矩形區域601的所有側係長度小於2毫米。
在一實施例中，像素陣列610具有與先前技藝影像感測器500(圖5)之像素陣列510的尺寸相同的尺寸。然而，影像感測器600的所有支撐電子裝 置630係設置在僅鄰近像素陣列610的一側之矩形區域602內。因此，在與共享側603平行的尺寸中之影像感測器600的大小，可被做成比其中支撐電子裝置在所有四側包圍像素陣列510的先前技藝影像感測器500之對應大小更小。
在一實施例中，支撐電子裝置630係配置成使得連接器640的第一、第二、及第三者分別接收來自外部源的電力、電性接地連接、及時脈信號，而連接器640的第四者傳送輸出信號至外部系統。該輸出信號係例如，表示由影像感測器600所擷取之影像的電性影像信號。當與圖5之先前技藝影像感測器500相較時，影像感測器600進一步包含額外之選擇性的連接器645。雖然先前技藝影像感測器500僅具有用於四個連接器540的空間(圖5)，但影像感測器600的支撐電子裝置630可藉由適當地定出支撐電子裝置630的區域之尺寸，而容納除了四個連接器640外之任何數目的選擇性連接器645。諸如先前技藝影像感測器500之傳統的影像感測器需要四個接線，用以接收電力、電性接地、及時脈信號，以及輸出影像信號。支撐電子裝置630可利用選擇性的連接器以接收例如，要控制曝光時間、增益、及白平衡之其中一者或多者的額外信號。支撐電子裝置630可進一步利用額外的接腳，以接收要操作具有很小像素之像素陣列所需的負電壓。在遠離像素陣列610的方向中之支撐電子裝置630的大小之增加將允許比圖6中所示之四更大數目的選擇性連接器645。該增加並不與在和共享側平行之尺寸中的支撐電子裝置630之大小增加相關聯。在某些實施例中，連接器640及選擇性的連接器645係可焊接的連接器。除了容納額外的連接器645之外，當與先前技藝影像感測器500相較時，支撐電子裝置630可容納諸如類比至數位轉換之額外的功能。再者，額外的連接器645可在支撐電子裝置630內促成諸如自動增益控制及/或自動白平衡的功能。該功能可用以在各種情形下提供所欲的影像品質。
圖7A及7B以相互正交的橫剖面視圖描繪用於空間受限位置之一例示性成像系統700。圖7A及7B係偶而在本文中統稱為圖7。成像系統700利用圖6的影像感測器600。成像系統700係為具有被實施成影像感測器210(圖2、3、及4)之影像感測器600(圖6)的圖1之成像系統100、圖2之成像系統200、圖3之成像系統300、及圖4之成像系統400的實施例。在某些實施例中，成像系統700係實施於內視鏡中。成像系統700包含影像感測器600(圖6)、反射表面730、成像物鏡750、介面760、封閉體790，及選擇性地，光源240(圖2、3、 及4)。成像物鏡750係成像物鏡250(圖2、3、及4)的實施例。反射表面730可使用如圖2中所描繪之稜鏡、如圖3中所描繪之光束分離器立方體、如圖4中所描繪之反射鏡，而予以實施，或可被實施成為能反射光之任何其他表面或介面，而不會背離關於此點之範疇。封閉體790係封閉體290(圖2、3、及4)的實施例，且在形狀上係圓柱形的。封閉體790可具有其他的形狀，而不會背離關於此點之範疇。例如，封閉體790可具有實質橢圓的橫剖面，可係矩形立方體，或可係具有圓弧邊緣的矩形立方體。雖然並未顯示於圖7中，但成像系統700的替代實施例包含控制/處理系統160及連接170。
圖7A以橫剖面視圖顯示成像系統700，其中該橫剖面係在由成像物鏡750的光軸及對像素陣列610的表面法線所跨越的平面中取得。影像感測器600係配置成使得支撐電子裝置630(圖3)以沿著成像物鏡750之光軸的方向延伸離開像素陣列610。成像物鏡750的光軸係與封閉體790的圓柱軸實質地平行。圖7B以橫剖面視圖顯示成像系統700，其中該橫剖面係沿著圖7A之線7B-7B而在與成像物鏡750的光軸正交及與像素陣列610的表面法線平行的平面中取得。在與鄰近支撐電子裝置630之像素陣列610(圖6)的側邊620平行之尺寸中，影像感測器600的大小向下地限制封閉體790的直徑。在此尺寸中之影像感測器600的大小係由像素陣列610及連接電路620(圖6)的大小所定義。用於比較，假定像素陣列610具有與影像感測器500(圖5)之像素陣列510相同的面積，邊界圓590(圖5)係描繪於圖7B中。明顯地，封閉體790的直徑係比邊界圓590的該者更顯著地小。因此，影像感測器600之非對稱配置能提供更小型相機的方案。
在一實施例中，系統700係醫學內視鏡相機。相關聯的使用環境在與成像物鏡之光軸正交的尺寸中採取嚴厲之空間限制於相機上，以及在與成像物鏡之光軸平行的尺寸中採取較寬鬆的空間限制。對醫學內視鏡相機的共同要求在於相機，例如，不具有選擇性的控制/處理系統160及選擇性的連接170之影像系統700可在與成像物鏡之光軸正交的尺寸中，具有不大於10毫米之大小。
雖然圖7A及7B描繪被配置成使得支撐電子裝置630比像素陣列610更靠近成像物鏡750的影像感測器600，但影像感測器600可被重配置成使得支撐電子裝置630較遠離成像物鏡750，而不致背離關於此點之範疇。例如， 影像感測器600可在影像系統700內具有對應如圖7A中所描繪的影像感測器600之圍繞像素陣列610的表面法線旋轉180度的配置，而不會背離關於此點之範疇。
在一實施例中，影像感測器600係定位成盡可能接近反射表面730。例如，像素陣列610與提供反射表面730之物件間的距離可由像素陣列610上之覆蓋玻璃(未顯示於圖6或7中)的厚度所界定。在另一實施例中，成像物鏡750與提供反射表面730之物件間的距離係小於3毫米。
圖8以頂部平面視圖描繪用於空間受限位置之一例示性影像感測器800。影像感測器800係圖6之影像感測器600的修改。影像感測器800被有利地實施成圖1的影像感測器120，或成圖2、3、及4的影像感測器210。影像感測器800可被進一步實施於圖7的系統700中，而取代影像感測器600。影像感測器800包含矩形像素陣列810、支撐電子裝置630(圖6)、及用以連接像素陣列810至支撐電子裝置630的連接電路820。矩形像素陣列810及連接電路820係內含在矩形區域801內。支撐電子裝置630係內含在矩形區域602(圖6)內。矩形區域801及602僅共享一側803。矩形像素陣列810具有相互正交之較短及較長側，其中較短側係與共享側803實質地平行。
當與影像感測器600的像素陣列610(圖6)相較時，像素陣列810及連接電路820係以離開支撐電子裝置630的方向延伸。請參閱由x軸681(圖6)及y軸682(圖6)所定義之座標系統，像素陣列810及連接電路820係以x尺寸延伸。當與影像感測器600相較時，像素陣列810及連接電路820的大小係在y尺寸中不改變，且等於大小680(圖6)。當取代影像感測器600而被實施於系統700之中時，影像感測器800係以實質沿著成像物鏡750(圖7)之光軸的方向延伸。在系統700之醫學內視鏡相機實施例中，與關於圖7所討論地，影像感測器800係在系統700之較少受限的尺寸中延伸。因此，影像感測器800提供與影像感測器600的該等者不同之長寬比的影像，而不會與空間限制衝突，且當與像素陣列610相較時，無需在任何尺寸中減少像素陣列810的尺寸大小。
圖9以橫剖面視圖描繪用於空間受限位置之一例示性成像系統900。成像系統900係成像系統700(圖7)的修改。影像感測器905置換影像感測器600(圖6及7)，反射表面930置換反射表面730(圖7)，以及具有等於邊界圓590(圖5)的直徑之直徑的圓柱形封閉體990置換封閉體790(圖7)。影像感測器 905係影像感測器600(圖6及7)之按比例擴大的形式。影像感測器905包含像素陣列910、連接電路920、及支撐電子裝置(未顯示於圖9中)。影像感測器905的支撐電子裝置係與像素陣列910及連接電路相關聯而設置，如與像素陣列610(圖6及7)及連接電路620(圖6及7)相關聯之支撐電子裝置630(圖6及7)的情況一樣。
如在圖7B中之成像系統700的情況中一樣，圖9以橫剖面視圖顯示成像系統900，其中該橫剖面係沿著圖7A之線7B-7B而在與成像物鏡750的光軸正交及與像素陣列910的表面法線平行的平面中取得。影像感測器905係影像感測器600(圖6)的修改，而在尺寸大小中按比例擴大以適合在邊界圓590之內且使用其內的空間。反射表面930係反射表面730之對應地按比例擴大的形式。
在一實例中，先前技藝影像感測器500(圖5)之像素陣列510具有280x 280像素，且佔有先前技藝影像感測器500的光接受面之52%的表面面積。在藉由使用與圖6相關聯所討論之影像感測器配置及與圖7相關聯所討論之成像系統配置的比較中，影像感測器905之像素陣列910可具有360 x 360像素，其中各該像素具有與像素陣列510之像素相同的尺寸大小。再者，像素陣列910佔有由像素陣列910及連接電路920所佔有之面積的86%。此實例說明的是，當與先前技藝影像感測器500相較時，與圖6相關聯所討論之影像感測器配置及與圖7相關聯所討論之成像系統的結合，將以在像素數目中之65%的增加提供增大的像素解析度。在一替代實例中，當與像素陣列510相較時，像素陣列910具有與像素陣列510相同的像素數目，但是各像素的面積增加33%。當與先前技藝影像感測器500相較時，此方案提供影像感測器905之增大的光敏性。
圖10A及10B以相互正交的橫剖面視圖描繪用於空間受限位置之一例示性成像系統1000。圖10A及10B係偶而在本文中統稱為圖10。成像系統1000係圖7之成像系統700的延伸，其進一步包含第二影像感測器。成像系統1000係配置成使得其兩個影像感測器可同時擷取影像。如與圖2相關聯所討論地，該兩個影像感測器可具有不同的性質。成像系統1000與成像系統700有三點不同：(a)成像系統1000進一步包含圖5之先前技藝影像感測器500，(b)反射表面1030置換成像系統700之反射表面730，(c)封閉體1090置換成像系統 700之封閉體790。在某些實施例中，成像系統1000係實施於內視鏡，例如醫學內視鏡之中。
圖10A以橫剖面視圖顯示成像系統1000，其中該橫剖面係在由成像物鏡750的光軸及對像素陣列610的表面法線所跨越的平面中取得。圖10B以橫剖面視圖顯示成像系統1000，其中該橫剖面係沿著圖10A之線10B-10B而在與成像物鏡750的光軸正交及與像素陣列610的表面法線平行的尺寸中取得。先前技藝影像感測器500係設置成使得像素陣列510的表面法線(圖5)與成像物鏡750的光軸平行。成像系統1000係配置成使得先前技藝影像感測器500對反射表面1030所傳送的光進行成像。反射表面1030係反射表面730的實施例，具有適合以朝向影像感測器600及先前技藝影像感測器500二者指引光的反射及透射係數。當與封閉體790(圖7)相較時，封閉體1090被放大以便容納先前技藝影像感測器500。從而，封閉體1090具有與圖5之邊界圓590相同的直徑。此在圖10B中係明顯的，其中封閉體1090與邊界圓590一致。
值得注意的是，若影像感測器600及反射表面1030被去除自成像系統1000時，則生成的成像系統將係例如，被配置用於醫學內視鏡中之實施的傳統成像系統。然而，藉由使用影像感測器600的非對稱配置及包括反射表面1030，成像系統1000提供兩個影像感測器在與被使用於傳統成像系統之相同的封閉體內。因此，成像系統1000提供凌駕於對應傳統成像系統之增進的多功能性。
成像系統1000可配置有影像感測器905(圖9)，以取代影像感測器600，以及選擇性地配置有反射表面930(圖9)，以取代反射表面1030，而不會背離關於此點之範疇。如自圖9得以清楚瞭解，影像感測器905將適合在封閉體1090內。在此實施例中，成像系統1000提供額外的影像感測器於對應的傳統系統上，且該額外的影像感測器具有比先前技藝影像感測器500之像素陣列510更大的像素陣列910(圖9)。此實施例可在傳統系統上提供增強的成像能力。
圖11描繪用以在空間受限位置成像之一例示性影像感測器1100。影像感測器1100包含像素陣列1110、連接電路1120、及支撐電子裝置1130。支撐電子裝置1130進一步包含連接器1140。像素陣列1110係與連接電路1120在通訊上耦接，其依序與支撐電子裝置1130在通訊上耦接。像素陣列 1110回應入射於其上的光而產生電性信號。該等電性信號係經由連接電路1120而被傳送至支撐電子裝置1130。支撐電子裝置1130從經由連接電路1120而自像素陣列1110接收的電性信號產生電性影像信號。此電性影像信號表示形成在像素陣列1110上的影像，且可使用連接器1140而被傳送至外部系統。支撐電子裝置透過連接器1140而接收來自影像感測器1100外部的電性信號。在一實施例中，該等電性信號包含用於影像感測器1100之操作的電力、接地、及時脈信號。在另一實施例中，自影像感測器1100外部所接收之該等電性信號進一步包含一或多個控制信號例如增益控制信號、曝光時間控制信號、白平衡控制信號，及用於具有很小像素之像素陣列的操作所需之負電壓。
在一實施例中，影像感測器1100係圖6之影像感測器600。在此實施例中，像素陣列1110係為像素陣列610(圖6)，連接電路1120係為連接電路620(圖6)，支撐電子裝置1130係為支撐電子裝置630，以及連接器1140係為連接器640(圖6)且選擇性地，係為選擇性的連接器645(圖6)。在另一實施例中，影像感測器1100係為圖9之影像感測器905。在此實施例中，像素陣列1110係為像素陣列910(圖9)，連接電路1120係為連接電路920(圖9)，支撐電子裝置1130係為影像感測器905的支撐電子裝置(未顯示於圖9中)，以及連接器1140係為影像感測器905的連接器(亦未顯示於圖9中)。在某些實施例中，影像感測器1100係實施於內視鏡，例如醫學內視鏡之中。
圖12描繪用於空間受限位置之一例示性成像系統1200。成像系統1200包含圖11之影像感測器1100；成像物鏡1250，用以形成影像於像素陣列1110(圖11)上；控制/處理系統160；以及介面1260，與連接器1140(圖11)及控制/處理系統160在通訊上耦接，用以在影像感測器1100與控制/處理系統160(圖1)之間傳送電性信號。在某些實施例中，成像系統1200進一步包含反射表面1230，用以朝向像素陣列1110重指引由成像物鏡1250所傳送之至少一部分的光。成像系統1200可進一步包含與介面1260在通訊上耦接的光源240(圖2)，使得介面1260控制光源240。替代性地，選擇性的光源240係與連接器1140(未顯示於圖12中)在通訊上耦接，且由支撐電子裝置1130所控制。在一實施例中，成像系統1200進一步包含用以保持且至少部分地包圍影像感測器1100的封閉體1290、成像物鏡1250、介面1260，選擇性的反射表面1230，及選擇性的光源240。控制/處理系統160控制影像感測器1100，且選擇性地控制光源240。 此外，控制/處理系統160處理由支撐電子裝置1130所產生的電性影像信號。例如，控制/處理系統160產生影像且顯示影像至使用者，或控制/處理系統160分析該電性影像信號。
在一實施例中，影像感測器1100係為影像感測器600(圖6及7)，成像物鏡1250係為成像物鏡750(圖7)，選擇性的封閉體1290係為封閉體790(圖7)，介面1260係為介面760(圖7)，以及選擇性的反射表面1230係為反射表面730(圖7)，其中成像系統1200係如與圖7相關聯所討論地予以配置。在另一實施例中，影像感測器1100係為影像感測器900(圖9)，成像物鏡1250係為成像物鏡750(圖7)，選擇性的封閉體1290係為封閉體790(圖7)，介面1260係為介面760(圖7)，以及選擇性的反射表面1230係為反射表面730(圖7)，其中成像系統1200係如與圖7相關聯所討論地予以配置。在某些實施例中，成像系統1200係實施於內視鏡，例如醫學內視鏡之中。
圖13描繪用於空間受限位置之一例示性成像系統1300。成像系統1300係成像系統1200(圖12)的延伸，其進一步包含第二影像感測器1310。影像感測器1100對反射表面1230所反射之至少一部分的光進行成像。第二影像感測器1310係與反射表面1230及介面1260在通訊上耦接。第二影像感測器1310對反射表面1230所傳送之至少一部分的光進行成像。在一實施例中，第二影像感測器1310係為先前技藝影像感測器500(圖5)，以及成像系統1300係如與圖10相關聯所討論地予以配置。如與圖2及10相關聯所討論地，成像系統1300藉由提供兩個影像感測器而提供增進的多功能性及/或性能。在某些實施例中，成像系統1300係實施於內視鏡，例如醫學內視鏡之中。
圖14描繪用於空間受限位置之一例示性成像方法1400。成像方法1400可藉由圖7的成像系統700而予以實施。在步驟1410中，成像物鏡形成場景的影像於像素陣列上。例如，成像物鏡750(圖7)形成影像於影像感測器600(圖6及7)的像素陣列610上。選擇性地，步驟1410包含步驟1420，其中由成像物鏡所傳送之至少一部分的光係朝向像素陣列反射，而形成影像。例如，反射表面730(圖7)朝向像素陣列610(圖6及7)反射由成像物鏡750(圖7)所傳送之至少一部分的光。
在步驟1430中，像素陣列回應步驟1410中所入射的光而產生電性信號。例如，像素陣列610(圖6及7)回應由成像物鏡750(圖7)所入射於其上 的光而產生電性信號。在步驟1440中，由像素陣列所產生之回應入射光的電性信號係自像素陣列傳送至被設置於像素陣列之一側的支撐電子裝置。例如，依據與圖11相關聯之討論，由像素陣列610(圖6及7)所產生之回應入射光的電性信號，係經由連接電路620(圖6及7)而傳送至支撐電子裝置630(圖6及7)。在步驟1450中，支撐電子裝置處理在步驟1440中所接收的電性信號，以產生表示在步驟1410中形成於像素陣列上之影像的電性影像信號。例如，依據與圖11相關聯之討論，支撐電子裝置630(圖6及7)處理經由連接電路620(圖6及7)所接收自像素陣列610(圖6及7)的電性信號，以產生表示被形成在像素陣列610上之影像的電性影像信號。在選擇性的步驟1460中，於步驟1450中所產生的電性影像信號係傳送至外部系統。例如，依據與圖12相關聯之討論，支撐電子裝置630(圖6及7)使用連接器640(圖6及7)，及選擇性地使用連接器645(圖6及7)，而經由介面760(圖7)傳送電性影像信號至控制/處理系統160(圖1及12)。
方法1400進一步包含步驟1470及1480，以及選擇性的步驟1490。該等步驟係與步驟1410、1430、1440、1450，及選擇性地，步驟1460，並行地實施。在步驟1470中，外部系統傳送電性信號至支撐電子裝置。該等信號可包含例如，電力、接地、時脈信號、及/或用以控制諸如增益、曝光時間、及白平衡之影像感測器更進步功能的控制信號。例如，依據與圖12相關聯之討論，控制/處理系統160(圖1及12)經由介面760(圖7)而傳送電力、接地、時脈信號、及增益控制信號至支撐電子裝置630(圖6及7)的連接器640(圖6及7)及/或選擇性的連接器645(圖6及7)。在步驟1480中，支撐電子裝置處理在步驟1470中所接收之電性信號。例如，支撐電子裝置630(圖6及7)處理所接收自控制/處理系統160(圖1及12)的電性信號。在選擇性的步驟1490中，由支撐電子裝置在步驟1480中所處理的一或多個電性信號係傳送至像素陣列以供其合適的操作之用。例如，支撐電子裝置630(圖6及7)經由連接電路620(圖6及7)傳送電力及接地至像素陣列610(圖6及7)。
圖15描繪用於空間受限位置之一例示性成像方法1500。成像方法1500係成像方法1400(圖14)的延伸，而進一步包含自第二影像感測器獲得影像。成像方法1500可藉由圖10的成像系統1000而予以實施。在步驟1510中，成像物鏡自該成像物鏡所傳送且由反射表面朝向像素陣列所反射之至少一部分的光，形成場景的影像於第一影像感測器的像素陣列上。例如，成像物鏡750(圖 7)以朝向像素陣列610(圖6及7)反射由成像物鏡750(圖7)所傳送之至少一部分的光之反射表面730(圖7)，形成影像於影像感測器600(圖6及7)的像素陣列610上。在步驟1520中，如與圖14相關聯所討論地，成像方法1500實施方法1400之步驟1430、1440、1450、以及選擇性的步驟1460，以用於第一影像感測器。在與步驟1510及1520並行實施的步驟1530中，成像方法1500實施方法1400之步驟1470及1480、以及選擇性的步驟1490，以用於第一影像感測器。
與實施步驟1510、1520、及1530並行，成像方法1500實施步驟1540及1550、以及選擇性的步驟1560。在步驟1540中，影像係由物鏡及反射表面所傳送之至少一部分的光而被形成於第二影像感測器的像素陣列上，其中該物鏡及反射表面係與步驟1510中所使用者相同。例如，影像係由成像物鏡750(圖7及10)及反射表面1030(圖10)所傳送之至少一部分的光而被形成於先前技藝影像感測器500(圖5及10)的像素陣列510(圖5及10)上。在步驟1550中，第二影像感測器產生表示在步驟1540中形成在第二影像感測器的像素陣列上之影像的電性影像信號。例如，先前技藝影像感測器500(圖5及10)使用本領域中所已知的方法而產生表示形成在像素陣列510(圖5及10)上之影像的電性影像信號。必要的電性信號係透過介面760而自例如，控制/處理系統160(圖1及12)之外部系統傳送至該處。在選擇性的步驟1560中，由第二影像感測器所產生之電性影像信號係傳送至外部系統。例如，先前技藝影像感測器500(圖5及10)經由介面760而傳送電性影像信號至諸如，控制/處理系統160(圖1及12)之外部系統。
特徵之結合
以上所敘述之特徵以及下文所主張之該等申請專利範圍可以以種種方式結合，而不會背離其範疇。例如，將被理解的是，在此所敘述之用於空間受限位置之一成像系統或方法的觀點可結合或交換在此所敘述之用於空間受限位置之另一成像系統或方法的特徵。以下實例描述上文所敘述的實施例之可能的，非限制之結合。應呈明顯的是，許多其他的改變及修改可對本文之方法及系統予以做成，而不會背離此發明的精神及範疇。
(A)一種用於空間受限位置之成像系統可包含第一影像感測器，用以擷取影像且具有(a)第一矩形區域，內含像素陣列及與上述像素陣列在通訊上耦接的連接電路；以及(b)第二矩形區域，具有僅與上述第一矩形區域共 享的一共享側，並內含支撐電子裝置，用於像素陣列控制及信號獲取，其中上述支撐電子裝置係與上述連接電路在通訊上耦接。
(B)在如(A)所示之成像系統中，在與上述共享側平行的尺寸中，上述共享側可具有由上述像素陣列與上述連接電路之大小所定義的長度。
(C)在如(A)及(B)所示之成像系統中，上述像素陣列可為具有較長側及較短側的矩形，其中上述較長側與上述較短側係相互正交且上述較短側係與上述共享側平行。
(D)在如(A)至(C)所示之成像系統中，上述支撑電子裝置可包含至少六個連接器，用於與在上述第一影像感測器之外部的系統形成電性接點。
(E)在如(D)所示之成像系統中，上述支撑電子裝置可配置用以接收來自該等電性接點的信號，以供控制曝光時間、增益、及白平衡的至少一者之用。
(F)如(A)至(E)所示之成像系統可進一步包含成像物鏡，用以形成上述影像且具有第一光軸，上述第一光軸係取向成相對於上述像素陣列的表面法線呈非零角度。
(G)如(F)所示之成像系統可進一步包含反射表面，用以朝向上述像素陣列反射由上述成像物鏡所傳送之至少一部分的光。
(H)在如(G)所示之成像系統中，上述光軸可與上述表面法線實質正交。
(I)在如(H)所示之成像系統中，上述共享側可與上述光軸及上述表面法線實質正交。
(J)在如(G)至(I)所示之成像系統中，上述反射表面可配置以藉由內反射反射至少一部分的光。
(K)在如(G)至(I)所示之成像系統中，上述反射表面可為反射鏡的表面。
(L)在如(G)至(J)所示之成像系統中，上述反射表面可為兩元件間的介面。
(M)在如(A)至(L)所示之成像系統中，上述第一影像感測器可為CMOS影像感測器。
(N)在如(A)至(L)所示之成像系統中，上述第一影像感測器可為 CCD影像感測器。
(O)如(A)至(M)所示之成像系統可進一步包含封閉體。
(P)如(G)至(M)所示之成像系統可進一步包含封閉體，用以保持上述第一影像感測器、上述反射表面、及上述成像物鏡，使得上述系統在與上述第一光軸正交的尺寸中具有不大於10毫米的大小。
(Q)如(A)至(P)所示之成像系統可進一步包含系統，其係在上述第一影像感測器之外部，用於控制上述第一影像感測器之功能及/或處理由上述第一影像感測器所擷取之影像。
(R)如(G)至(Q)所示之成像系統可進一步包含第二影像感測器，用以擷取由來自上述成像物鏡及上述反射表面之至少一部分的光所形成之影像。
(S)在如(R)所示之成像系統中，來自上述成像物鏡及上述反射表面之至少一部分的光可由上述反射表面所傳送。
(T)在如(R)及(S)所示之成像系統中，上述第二影像感測器可具有與上述第一影像感測器的對應性質不同之至少一性質。
(U)在如(R)至(T)所示之成像系統中，上述第二影像感測器可為CMOS影像感測器。
(V)在如(R)至(T)所示之成像系統中，上述第二影像感測器可為CCD影像感測器。
(W)如(R)至(V)所示之成像系統可進一步包含系統，其係在上述第一及第二影像感測器之外部，用於控制上述第一及第二影像感測器的至少一者之功能及/或處理由上述第一及第二影像感測器的至少一者所擷取之影像。
(X)如(A)至(R)所示之成像系統可被實施於醫學內視鏡中。
(Y)一種用於空間受限位置之成像方法可包含(i)形成場景之影像於影像感測器的像素陣列上，上述影像感測器的上述像素陣列係內含在具有第一側之第一矩形區域內；以及(ii)在上述像素陣列與支撐電子裝置之間通訊第一電性信號，上述支撐電子裝置係位於上述影像感測器上且被內含在第二矩形區域內，上述第二矩形區域僅與上述第一矩形區域共享一側。
(Z)如(Y)所示之成像方法可進一步包含使用上述支撐電子裝置處理接收自上述像素陣列的第一電性信號，以產生表示上述影像的電性影像信 號。
(AA)如(Z)所示之成像方法可進一步包含傳送來自上述支撐電子裝置之上述電性影像信號至上述影像感測器外部的控制/處理系統。
(AB)如(Y)及(Z)所示之成像方法可進一步包含傳送來自上述控制/處理系統的電性控制信號至上述影像感測器。
(AC)如(AA)所示之成像方法可進一步包含傳送來自上述控制/處理系統的電性控制信號至上述影像感測器。
(AD)在如(AB)及(AC)所示之成像方法中，傳送電性控制信號的上述步驟可包含傳送用以控制曝光時間、增益、及白平衡之至少一者的電性控制信號。
(AE)在如(Y)至(AD)所示之成像方法中，形成影像的上述步驟可進一步包含使用成像物鏡。
(AF)在如(AE)所示之成像方法中，形成影像的上述步驟可進一步包含朝向該影像感測器反射由上述成像物鏡所傳送之至少一部分的光，以指引上述至少一部分的光，其中上述成像物鏡具有與上述影像感測器之表面法線實質正交的光軸。
(AG)如(AA)至(AF)所示之成像方法可進一步包含形成影像於第二影像感測器上。
(AH)如(AE)所示之成像方法可進一步包含由上述成像物鏡所傳送及上述反射表面所傳送之至少一部分的光在第二影像感測器上形成影像。
改變可在上述系統、裝置、及方法中予以進行，而不會背離其範疇。因此，應注意的是，內含於上述說明中及顯示於後附圖式中之內容應被解讀成說明性的且非限制性的。下文之申請專利範圍係意欲涵蓋本文所敘述之一般的及特定的特徵，以及本發明系統、裝置、及方法的範疇之所有敘述，上述本發明系統、裝置、及方法的範疇之所有敘述在文義上可說是落入其間。
100‧‧‧成像系統
120‧‧‧影像感測器
125‧‧‧像素陣列
130‧‧‧反射表面
150‧‧‧成像物鏡
160‧‧‧控制/處理系統
170‧‧‧連接
190‧‧‧封閉體

Claims (23)

  1. 一種用於醫學內視鏡之成像系統，包含：一第一影像感測器，其用以擷取一醫學內視鏡影像且包含(a)一第一矩形區域，該第一矩形區域內含一像素陣列及與該像素陣列在通訊上耦接的連接電路，以及(b)一第二矩形區域，具有僅與該第一矩形區域共享的一共享側，並內含多個支撐電子裝置，用於像素陣列控制及信號獲取，該等支撐電子裝置係與該連接電路在通訊上耦接；一成像物鏡，其用以形成該醫學內視鏡影像且具有一第一光軸，該第一光軸係取向成相對於該像素陣列的一表面法線呈一非零角度；以及一反射表面，用以朝向該像素陣列光譜上非選擇性地反射由該成像物鏡所傳送之至少一第一部分的光；其中該第一影像感測器、該成像物鏡及該反射表面係協作地配置以實施該醫學內視鏡中之該成像系統。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之成像系統，其中在與該共享側平行的尺寸中，該共享側具有由該像素陣列與該連接電路之大小所定義的一長度。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之成像系統，其中該像素陣列係具有一較長側及一較短側的矩形，該較長側與該較短側係相互正交且該較短側係與該共享側平行。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之成像系統，其中該等支撐電子裝置包含至少六個連接器，其用於與在該第一影像感測器之外部的一系統形成電性接點。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之成像系統，更包含在該第一影像感測器之外部的該系統。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之成像系統，其中該支撐電子裝置係經配置用以接收來自該等電性接點的信號，以供控制曝光時間、增益、及白平衡的至少 一者之用。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之成像系統，其中該光軸係與該表面法線實質正交。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之成像系統，其中該共享側係與該光軸及該表面法線實質正交。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之成像系統，其中該反射表面係配置以藉由全內反射反射該至少一第一部分的光。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之成像系統，其中該反射表面係為一反射鏡的一表面。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之成像系統，其中該反射表面係為兩元件間的一接觸介面。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之成像系統，更包含一醫學內視鏡封閉體，用以容納該第一影像感測器、該反射表面、及該成像物鏡，該成像系統在與該第一光軸正交的尺寸中具有不大於10毫米的大小。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之成像系統，其中該用於空間受限位置之成像系統係實施於醫學內視鏡中。
  14. 如申請專利範圍第1項所述之成像系統，更包含一第二影像感測器，用以擷取由來自該成像物鏡及該反射表面所傳送之至少一部分的光所形成之影像。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之成像系統，其中該第二影像感測器具有至少一性質，其係與該第一影像感測器的對應性質不同。
  16. 一種用於醫學內視鏡之成像方法，包含：使用具有一光軸且至少部分地設置於一醫學內視鏡封閉體內之一成像物鏡形成一場景之一第一醫學內視鏡影像於一影像感測器的一像素陣列上，該像素陣列具有一取向成相對於該光軸呈一非零角度之表面法線且設置於該醫 學內視鏡封閉體內，該影像感測器的該像素陣列係內含在具有一第一側之一第一矩形區域內，該形成之步驟包含光譜上非選擇性地反射來自該場景且由該成像物鏡所傳送之至少一第一部分的光，以將該第一部份的光指引至該像素陣列；以及在該像素陣列與多個支撐電子裝置之間傳送第一電性信號，該等支撐電子裝置係位於該影像感測器上且被內含在一第二矩形區域內，該第二矩形區域與該第一矩形區域僅共享一側。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之成像方法，更包含使用該等支撐電子裝置處理接收自該像素陣列的第一電性信號，以產生表示該第一醫學內視鏡影像的一電性影像信號。
  18. 如申請專利範圍第16項所述之成像方法，更包含傳送來自該等支撐電子裝置之該電性影像信號至該影像感測器外部的一控制/處理系統。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之成像方法，更包含傳送來自該控制/處理系統的電性控制信號至該影像感測器。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之成像方法，其中傳送電性控制信號的步驟包含傳送用以控制曝光時間、增益、及白平衡之至少一者的電性控制信號。
  21. 如申請專利範圍第16項所述之成像方法，其中於形成的步驟中，該光軸係實質正交於該表面法線。
  22. 如申請專利範圍第16項所述之成像方法，該反射之步驟包含：於一反射表面上反射該第一部分的光；以及由該成像物鏡所傳送及該反射表面所傳送之一第二部分的光在一第二影像感測器上形成一第二醫學內視鏡影像，該第二影像感測器係設置於該醫學內視鏡封閉體內。
  23. 如申請專利範圍第22項所述之成像方法，其中該反射表面係光譜上非選擇 性的，該反射之步驟包含從相同光譜內容之光形成該第一醫學內視鏡影像及該第二醫學內視鏡影像。
TW104112723A 2014-04-23 2015-04-21 用於空間受限位置中之成像系統及方法 TWI565318B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/260,010 US9757015B2 (en) 2014-04-23 2014-04-23 Imaging systems and methods for using in spatially constrained locations

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201541959A TW201541959A (zh) 2015-11-01
TWI565318B true TWI565318B (zh) 2017-01-01

Family

ID=54335958

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW104112723A TWI565318B (zh) 2014-04-23 2015-04-21 用於空間受限位置中之成像系統及方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9757015B2 (zh)
CN (1) CN105030184B (zh)
HK (1) HK1213752A1 (zh)
TW (1) TWI565318B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11782256B2 (en) * 2016-09-21 2023-10-10 Omnivision Technologies, Inc. Endoscope imager and associated method

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110213204A1 (en) * 2010-02-26 2011-09-01 Osamu Kuroda Endoscope system and imaging device thereof
US20120307030A1 (en) * 2011-05-12 2012-12-06 Olive Medical Corporation Image sensor for endoscopic use

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8379115B2 (en) * 2007-11-20 2013-02-19 Motorola Mobility Llc Image capture device with electronic focus
US9118850B2 (en) * 2007-11-27 2015-08-25 Capso Vision, Inc. Camera system with multiple pixel arrays on a chip
MX356890B (es) * 2012-07-26 2018-06-19 Depuy Synthes Products Inc Video continuo en un entorno deficiente de luz.
US9462872B2 (en) * 2012-08-27 2016-10-11 Tcms Transparent Beauty, Llc Printer head with prism for sensing
US9402067B2 (en) * 2012-10-22 2016-07-26 Samsung Electronics Co., Ltd. Imaging optical system for 3D image acquisition apparatus, and 3D image acquisition apparatus including the imaging optical system

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110213204A1 (en) * 2010-02-26 2011-09-01 Osamu Kuroda Endoscope system and imaging device thereof
US20120307030A1 (en) * 2011-05-12 2012-12-06 Olive Medical Corporation Image sensor for endoscopic use

Also Published As

Publication number Publication date
TW201541959A (zh) 2015-11-01
US20150312451A1 (en) 2015-10-29
CN105030184A (zh) 2015-11-11
HK1213752A1 (zh) 2016-07-15
US9757015B2 (en) 2017-09-12
CN105030184B (zh) 2018-01-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6030524B2 (ja) １チップ上に複数の画素アレイを備えたカメラシステム
US11294166B2 (en) Endoscope incorporating multiple image sensors for increased resolution
US20190183323A1 (en) Radial scanner imaging system
IL276581A (en) Dual imaging system that includes auto-ficus and methods for operating it
EP3420881B1 (en) Endoscope lens arrangement for chief ray angle control at sensor
TWI606309B (zh) 專用於計算成像並具有進一步功能性的光學成像設備
KR100910175B1 (ko) 입체영상 생성용 이미지센서
JP2007221129A (ja) 光センサアレイを備える電子撮像デバイス
CN103780817B (zh) 摄像组件
WO2017069906A1 (en) Camera assembly with filter providing different effective entrance pupil sizes based on light type
JP2014164174A (ja) 固体撮像装置、携帯情報端末、および固体撮像システム
CN105338883A (zh) 用于刚性联接的图像传感器和内窥镜的机械图像旋转
JP6060659B2 (ja) 撮像装置
TWI584643B (zh) 基於單一成像感測器的攝影機裝置及系統以及其製造方法
EP3522224A1 (en) Imaging element, focal point detection device, and electronic camera
TWI565318B (zh) 用於空間受限位置中之成像系統及方法
JPWO2016143194A1 (ja) 撮像装置
CN106102552A (zh) 内窥镜用摄像装置
US20230388648A1 (en) Electronic device including camera module and control method thereof
KR20150122422A (ko) 입체(3d) 영상 센서용 카메라 모듈
CN115176132A (zh) 具有改进型成像仪的通信终端
Demant et al. Overview: Image Acquisition and Illumination