[发明专利]用于增强的图像传感器定时的方法和系统

说明书

一种立体图像捕获设备，包括第一图像传感器、第二图像传感器、第一帧定时器和第二帧定时器。第一帧定时器和第二帧定时器是不同的帧定时器。第一图像传感器包括第一多行像素。第二图像传感器包括第二多行像素。第一图像传感器和第二图像传感器可以是单独的设备或集成电路中的传感器区的不同区域。第一帧定时器耦合到第一图像传感器以向第一图像传感器提供图像捕获时序信号。第二帧定时器耦合到第二图像传感器以向第二图像传感器提供图像捕获时序信号。

相关申请

本申请要求于2018年9月18日提交的美国临时专利申请No.62/732，718的优先权，其标题为“METHOD AND SYSTEM FOR ENHANCED IMAGE SENSOR TIMING”，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明的各方面涉及医疗设备成像，更具体地涉及正常成像和高级成像的组合。

背景技术

图像捕获设备用于微创外科手术。各种成像模式-可见场景、荧光场景、红外场景、高光谱场景-均使用图像捕获设备实现。然而，每个成像模态利用一个或多个参数，例如曝光时间，其不同于其它成像模态中的对应的一个或多个参数。这使得为一个成像模式配置的图像传感器难以用于不同的成像模式。

当使用立体图像捕获系统并且图像传感器已被优化以捕获可见的颜色场景时，将单个图像传感器用于不同成像模式的问题进一步复杂化。众所周知，图像传感器包括随时间推移捕获和集成光的像素。为了最大化可供像素使用的芯片面积，图像传感器上的其它电路被保持最小。

例如，在立体互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器集成电路中，传感器区被划分为两个区域，第一区域包括捕获左场景的像素，第二区域包括捕获右场景的像素。传感器区的两个区域具有按行和列布置的像素。存在与传感器区的每一行相关联的重置线和行选择线，以及与传感器区的每一行的每一像素相关联的读取线。为了最小化集成电路上所需的逻辑，使用公共帧定时器逻辑电路来驱动两个传感器区的重置线和行选择线。

图1是利用卷帘快门(rolling shutter)捕获像素数据帧的CMOS传感器集成电路的时序图。对于立体图像捕获设备的两个通道，时序图是相同的。在图1中，捕获第N个帧101，接着是N+1帧102和N+2帧103。N+1帧102有时被称为帧102。

在该示例中，考虑N+1帧102的线零的捕获(像素的一条线和一行像素是同一事物)。帧102中像素的每一条线的捕获与线零的捕获相同。类似地，以与帧102相同的方式捕获每个帧。并非同时捕获所有线，例如，图像捕获设备不具有在预定时间之后阻止光到达像素的机械快门。而是，按顺序读出每一行像素。对于帧102，这由对角线102_S表示。每个水平线右端处的圆点表示行选择线变为激活，以便可以在该行的读取线上读出行中每个像素的值。

为了允许像素在已知时间间隔内再次累积电荷，行0中每个像素的重置线上的信号变为激活并将每个像素设置为已知状态。

在激活的重置信号之后，像素累积对应于入射到像素上的光的电荷，直到行零选择线上的信号变为激活，然后存储在像素中的电荷在与该行相关联的读取线上可用。帧中的每一行都以相同的方式读取。在已经读取所有行时，将读取空行以允许定义帧。空行确保电源上的负载保持恒定，从而减少捕获帧中的噪声。

发明内容

通过在设备中加入增强的帧定时器来增强设备的视频查看能力，以增加可见场景和交替模态场景的灵敏度。例如，立体图像捕获设备包括第一图像传感器、第二图像传感器、第一帧定时器和第二帧定时器。第一帧定时器和第二帧定时器是不同的帧定时器。第一图像传感器包括第一多行像素。第二图像传感器包括第二多行像素。第一图像传感器和第二图像传感器可以是单独的设备或集成电路中的传感器区的不同区域。第一帧定时器耦合到第一图像传感器以向第一图像传感器提供图像捕获时序信号。第二帧定时器耦合到第二图像传感器以向第二图像传感器提供图像捕获时序信号。