双传感器成像系统的制作方法

专利名称：双传感器成像系统的制作方法
双传感器成像系统发明人D ·阿德勒和S ·沃尔夫相关申请的交叉引用本申请要求2010年5月28日提交的美国专利申请12/790，564的优先权，其在此为了全部目的通过引用并入，如同在此列出一样。
背景技术：
此处公开的本发明的主题(在下文可以简称为“本公开”)涉及使用像素阵列的电子彩色成像系统。本公开具体涉及新颖的双芯片系统。成像系统可以用于广泛的静止和运动图像拍摄应用，包括内窥镜成像系统、紧凑彩色成像系统、望远镜成像系统、手持SLR成像系统以及运动图片成像系统。·
传统的基于传感器的相机是用单个图像传感器(彩色传感器或者黑白传感器)设计和构建的。这种传感器使用像素阵列来感测光并且作为响应生成相应的电信号。黑白传感器提供高分辨率图像，因为每一个像素都提供图像数据(还称为“亮度”信息)。通过比较，具有相同像素数量的单阵列彩色图像传感器提供相对更低的分辨率，因为彩色传感器中的每一个像素仅仅可以处理单个颜色(还称为“色度”信息)因此，用传统的彩色传感器，要想提供具有彩色光谱的图像必须获得来自多个像素的信息。换句话说，像素被排列在图案中，每一个像素被配置为生成代表基本颜色(例如，红色、绿色和蓝色)的信号，该信号可以与相邻像素的信号(可能代表不同的基本颜色)混合以生成色光谱上的各种颜色，如以下更详细描述的。因而，为了相对于用给定的黑白像素大小获得的单色图像提高彩色图像的分辨率，现有的单像素彩色传感器要求更多像素。现有的对单阵列彩色图像传感器的替代是图I例示的三阵列传感器。三传感器相机明显比单阵列传感器更大，并且不适用于不允许或者不期望大的物理尺寸的应用(诸如，例如，内窥镜的头端)。三阵列传感器的更大尺寸源于使用了三个单独的单阵列传感器，每一个单阵列传感器对电磁波谱的特定部分(例如原色或者其它基本颜色的光)响应，并且使用了配置为用于在三个单独传感器之间引导进入图像的复杂光学系统。相应的复杂度和部件的数量造成三阵列传感器比单阵列系统明显昂贵(例如，在部件成本和组装或者制造工作量方面)。此外，三阵列传感器通常要求复杂的算法来编译来自多个阵列的图像，以及相应更大的处理带宽来处理这种复杂的算法。如图2所示，作为比较，单阵列彩色图像传感器210通常使用定义了像素阵列214的单个固态图像传感器212。可以通过对图像传感器应用多颜色滤色器216、对图像传感器212的每一个检测器元件(例如，像素)214应用特定滤色器来实现颜色选择性，通常的构造包括称为应用于图像传感器212的表面的“马赛克滤色器”的滤色器结构216。这种马赛克滤色器可以是微型滤色器元件218的掩模，其中每一个滤色器元件被定位(例如覆盖)在图像传感器212的每一个对应检测器元件214的前面。滤色器元件216的阵列通常包括原色(红绿蓝，有时还称为“RGB”)或者补色青色，品红色，绿色和黄色的混杂模式。电磁波谱的其它混杂片段也是可能的。可以使用这些颜色来重构全彩色信息(色度)。例如，在此通过引用并入的美国专利No. 4697208描述了一种彩色图像拾取装置，其具有固态图像感测元件和补偿彩色类型马赛克滤色器。数字视频应用中使用的一种滤色器构造称为“拜耳传感器”或者“拜耳马赛克”。通常的拜耳马赛克具有图2所示的构造。例如，马赛克滤色器或者掩模216中的每一个方块或者单元218代表与图像传感器212的单个检测器元件(像素)214相对应的滤色器元件。每一个单元218中的字母(R、G、B)指示电磁波谱的滤色器允许通过对应像素的不同区段，或者光的颜色(例如，R标记红色，G标记绿色并且B标记蓝色)。拜耳马赛克还在美国专利No. 3，971，065中描述，在此通过引用并入。处理拜耳马赛克生成的图像通常涉及通过从像素阵列提取三个颜色信号(红、绿和蓝)并且向每一个像素指派与针对各个像素丢失的两个颜色相对应的值来重构全彩色图像。可以使用在每一个单元检测到的每一个颜色的简单平均或者加权平均来实现这种重构和丢失颜色的指派。在其它情况下，可以使用各种更复杂的方法实现这种重构，诸如并入在相邻像素处检测到的颜色的加权平均。 在提高图像质量上的一些尝试使用了单色传感器，或者另选地使用了红外传感器结合单阵列彩色传感器。例如，单色或者红外传感器数据已经被使用来检测得到的图像的亮度级别。当和这种单色传感器结合使用时，单阵列彩色滤色器的每一个像素提供与一个基本颜色有关的颜色信息，需要来自周围像素的颜色数据的插值，以获得至少两个丢失颜色的颜色信息。例如，如果红(R)、蓝(G)或者绿(B) (RGB)传感器阵列被使用来检测颜色，则三个颜色中的仅一个被每一个像素直接测量，并且必须基于被相邻像素检测到的颜色来插值出其它两个颜色值。可以在授予Jenkins的美国专利No. 7，667，762、授予Tani的美国专利No. 5, 379, 069和授予Muramatsu的美国专利No. 4, 876, 591中找到这种使用单色传感器结合彩色传感器的方法的示例，这些专利在此通过引用并入。由于通过针对每一个像素的插值确定两个颜色，所以会导致颜色模糊并且与三阵列彩色传感器相比得到的彩色图像相对较差。出现了以其它方式使用两个传感器的其它方法。一种方法使用转轮装置来用作快门，以在两个传感器之间轮换，确定每一个传感器何时暴露于入射光，以及何时每一个传感器不暴露于入射光。不出现两个传感器共同暴露于入射光的情况。授予Ingra的美国专利US. 7, 202, 891公开了这种方法的例示,在此通过引用并入。在授予Kobayashi的日本专利申请No. JP2006-038624 (作为日本专利公布No. 2007-221386公布)中发现另一种使用两个传感器的应用，在此通过引用并入。Kobayashi公开了使用两个传感器来辅助没有变焦镜头的高速放大和缩小的处理。其它静止帧相机尝试通过对单阵列彩色传感器多次曝光并且每一次曝光之间相对于滤色器移动传感器的位置来捕获图像的附加颜色数据。这种方法可以提供针对每一个像素的颜色数据，但是这种多次曝光采样需要更长的获取时间(例如，由于多次曝光)并且可能需要移动部件来物理地改变滤色器和传感器的相对位置，从而增大了系统的成本和复杂度。因此，保留了对紧凑彩色成像系统的需求。还保留了对相对高分辨率彩色成像系统的需求。还需要低成本和经济的彩色成像系统。

发明内容
本公开涉及可应用于广泛领域的双传感器典型系统。一些公开的成像系统是涉及医疗领域的彩色成像系统(例如，内窥镜)，其它系统涉及工业领域(例如，内孔窥视镜)，再其它系统涉及静止或者运动彩色图像拍摄和处理的消费者或者专业领域(例如，相机、摄影)。例如，一些公开的双传感器成像系统包括具有互补构造的第一单阵列传感器和第二单阵列传感器。第一单阵列传感器可以包括第一多个第一像素，第一多个第二像素和第一多个第三像素。相应的第二传感器可以包括第二多个第一像素，第二多个第二像素和第二多个第三像素。各个第一单阵列图像传感器和第二单阵列图像传感器被配置为分别被对应的第一图像部分和第二图像部分照射，从而被第一图像部分照射的每一个像素对应于被第二图像部分照射的像素以限定各个像素对。每一个像素对可以包括第一像素。每一个第一像素可以被配置为检测第一范围内的波长的电磁辐射，每一个第二像素可以被配置为检测第二范围内的波长的电磁辐射，每一个第三像素可以被配置为检测第 三范围内的波长的电磁辐射。在某些公开的实施方式中，第一像素可以对诸如绿色光这样的人眼敏感的可见光波长做出响应，因而指示可用于提供图像细节(或者图像分辨率)的亮度级(degreeofluminance)。换句话说，第一像素可以包括亮度像素。在这种实施方式中，第二像素和第三像素可以对诸如蓝色光或者红色光这样的其它可见光波长做出响应，因而提供色度信息。换句话说，第二像素和第三像素都可以包括色度像素。在一些例子下，第一波长范围在约470nm到约590nm之间，诸如，例如在490nm到570nm之间。第二波长范围可以在约550nm到约700nm之间，诸如，例如在570nm到680nm之间，第三波长范围可以在约430nm到约510nm之间，诸如,例如在450nm到490nm之间。一些成像系统还包括分束器，所述分束器被配置为将入射电磁辐射束划分为相应的第一图像部分和第二图像部分。分束器还可以被配置为将第一图像部分投射到第一传感器上因而照射第一传感器的一个或者更多个像素。分束器还可以被配置为将第二图像部分投射到第二传感器上因而照射第二传感器的一个或者更多个像素。所公开的成像系统中使用的一些单阵列传感器是彩色成像传感器，诸如拜耳传感器。适用的传感器包括单阵列传感器，诸如CMOS或者CCD传感器。第一传感器和第二传感器都可以具有各自的大致平面基板。各自的大致平面基板可以彼此大致垂直地定向。在其它情况下，各自的大致平面基板彼此大致平行地定向。在另外其它情况下，各自的大致平面基板以倾斜角相对于彼此定向。第一传感器的第一像素的总数与第二像素的总数与第三像素的总数的比可以在约I. 5:1:1到约2. 5:1:1之间。如以上所述，每一个第一传感器和每一个第二传感器都可以分别是拜耳传感器。第二传感器可以被相对于第一传感器定位为随着第一图像部分照射第一传感器的一部分并且相应的第二图像部分照射第二传感器的一部分，第二传感器的被照射部分相对于第一传感器的被照射部分移动一行像素。这样可以限定各个像素对，每一个像素对包括第一像素。—些所公开的成像系统还包括壳体，该壳体限定了外表面和内室。可以在壳体的内室内放置物镜。该物镜可以被配置为收集入射电磁辐射并且将入射电磁辐射束朝向所述分束器聚焦。这种壳体可以包括限定了远头端和近手柄 端的细长壳体。所述物镜、分束器和第一传感器和第二传感器可以邻近所述远头端定位。壳体可以包括显微镜壳体、望远镜壳体和内窥镜壳体中的一个或者更多个。在一些例子中，内窥镜壳体包括以下一个或者更多个腹腔镜壳体、内孔窥视镜壳体、纤维支气管镜壳体、结肠镜壳体、胃镜壳体、十二指肠镜壳体、乙状结肠镜壳体、推肠镜壳体、胆道镜壳体、膀胱镜壳体、宫腔镜壳体、喉镜壳体、鼻喉镜壳体、胸腔镜壳体、输尿管镜壳体、关节镜壳体、堪德拉壳体、神经镜壳体、耳镜壳体、窦腔镜壳体。所公开的成像系统与诸如，例如，被配置为从第一传感器和第二传感器各自的输入信号生成合成输出图像的相机控制单元(CXU)这样的图像处理系统兼容。另外，一些系统包括信号耦合器，被配置为将来自第一传感器和第二传感器的各自的输出信号传送给图像处理系统。所述信号耦合器可以从传感器延伸到所述壳体内的近手柄端。此处所用的“图像处理系统”意味着能够将图像系统(例如，双阵列传感器)输出的输出信号修改或者变换为诸如监视器输入信号这样的另一个可用形式或者显示图像(例如，静止图像或者运动图像)的一类系统。本发明还公开了获得图像的方法。例如，可以将电磁辐射束划分为第一束部分和相应的第二束部分。可以将第一束部分投射到第一像素化传感器上并且可以将相应的第二束部分投射到第二像素化传感器上。可以利用各个像素对来检测色度和亮度信息，每一个像素对包括第一像素化传感器的一个像素和第二像素化传感器的相应的像素。每一个像素对可以包括被配置为检测所述亮度信息的一个像素。可以对利用各个像素对检测到的所述色度和亮度信息进行处理以生成合成彩色图像。在一些例子中，第一像素化传感器限定了第一多个第一像素、第一多个第二像素和第一多个第三像素，并且将第一束部分投射到第一像素化传感器上的动作可以包括照射第一传感器的至少一个像素。第二像素化传感器可以限定第二多个第一像素、第二多个第二像素和第二多个第三像素，并且将相应的第二图像部分投射到第二传感器上的动作可以包括照射第二传感器的至少一个像素。第一传感器的每一个被照射的像素可以对应于第二传感器的被照射的像素，因而限定了各个像素对。第一像素的每一个可以被配置为检测在约470nm到约590nm之间，诸如，例如在490nm到570nm之间的波长的电磁辐射。第二像素的每一个可以被配置为检测之间的波长的电磁辐射。在一些例子中，检测亮度信息的动作包括利用被配置为检测亮度信息的那一个像素来检测在约470nm到约590nm之间，诸如，例如，在490nm到570nm之间的波长的电磁辐射。检测色度信息的动作可以包括利用一对中的另一个像素来检测在约550nm到约700nm之间，诸如，例如，在570nm到680nm之间的波长的电磁福射，或者在约430nm到约510nm之间,诸如,例如在450nm到490nm之间的波长的电磁辐射。对利用各个像素对检测到的色度和亮度信息进行处理以生成合成彩色图像的动作可以包括使用来自相邻像素对的色度信息生成从各个像素对中的每一个丢失的色度信息。对色度和亮度信息进行处理的动作还可以包括在监视器上显示所述合成彩色图像。
本发明还公开了计算机可读介质。这种介质可以存储、定义或者包括用于使计算装置进行将来自双阵列彩色图像传感器的一个或者更多个电信号变换为可显示的图像的计算机可读指令。在一些例子中，这种方法包括感测来自包括第一单阵列彩色图像传感器和第二单阵列彩色图像传感器的双阵列彩色图像传感器的电信号，以及从感测到的信号生成色度和亮度信息的合成阵列。所述合成阵列的每一个单元可以包括从一个传感器感测到的亮度信息以及从另一个传感器感测到的色度信息。包含亮度和色度信息的图像信号可以被生成并且发送到被配置为显示可显示图像的显示器。在一些例子中，发送这种图像信号的动作包括通过电线或者无线地传送所述图像信号。这种计算机可实现的方法还可以包括将所述合成阵列分解为各个亮度阵列和色度阵列。可以使用以下公开的方法确定针对色度阵列的每一个单元的丢失的色度信息。从以下参照附图进行的详细描述上述和其它特征和优点将变得明显。


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以下附图示出根据本发明主题的实施方式，除非在附图中标记为现有技术。图I是现有的三阵列彩色传感器的示意图。图2是示出诸如拜耳传感器这样的单阵列彩色图像传感器的分解图的示意图。图3是公开的图像感测系统的示意图。图4是另一个公开的图像感测系统的示意图。图5A和图5B是示出包括来自第一单阵列彩色传感器的一个像素和来自第二单阵列传感器的另一个像素的像素对之间的对应关系的示意图。图6是示出来自第一和第二垂直取向的单阵列彩色传感器的各个像素对之间的对应关系的不意图。图7是第三个公开的双阵列成像传感器构造的示意图。图8是示出从第一和第二单阵列成像传感器中选择的各个像素对之间的对应关系的不意图。图9是示出图8所示的各个像素对的分解的示意图。图10示出将各个像素对的分解为各个亮度和色度阵列的另一种情况的示意图。图11示出分解的色度阵列，以及能够用于确定丢失颜色的色度值的插值掩模的示例的示意图。图12示出成像方法的流程图。图13示出具有结合了图像处理系统的双阵列彩色成像系统的彩色成像系统的示意图。图14示出图3所示的双阵列彩色成像传感器可操作地定位在图13所示的成像系统中。图15示出图4所示的双阵列彩色成像传感器可操作地定位在图13所示的成像系统中。图16示出示例性计算环境的框图。
具体实施方式
下面通过参照示例系统描述涉及双阵列彩色成像系统的各个原理。所公开的一个或者更多个原理可以并入各个系统构造以实现各种成像系统特性。涉及一个具体应用的系统仅仅是双阵列彩色成像系统的示例，并且在以下描述以例示此处公开的原理的各个方面。本发明主题的实施方式可以等同应用于在专用相机中，诸如工业和医疗内窥镜、望远镜、显微镜等，以及通用商业和专业视频和静止相机。根据本发明主题的实施方式，双阵列彩色成像传感器包括第一和第二单阵列彩色传感器，诸如例如，拜耳传感器。在一个示例中，通过整合来自两个单阵列彩色传感器的图像而导出单个彩色图像。在本示例中，利用一行像素的移动来进行图像整合。例如，每一个传感器具有标准拜耳彩色格式滤色器，从而每隔一个像素是绿色(G)并且每一行根据每个另一像素而为蓝色(B)或者红色(R)。一方面，本公开涉及生成质量比单阵列彩色传感器能够单独生成的要高的单个彩色图像。例如，用所描述的一些成像系统可获得的空间分辨率是使用单阵列彩色传感器可获得的空间分辨率的两倍。另外，与单阵列彩色传感器相比，实质上至少部分地减少了彩色伪像，因为与每一个像素位置(例如，针对每一个像素对)要求两个颜色的插值的单阵列彩色传感器相比，在每一个像素位置(例如，针对每一个像素对)识别一个颜色信息时仅仅一个颜色被插值。另一方面，本公开涉及双阵列彩色成像传感器 和相关的设备，诸如，例如工业、医疗、专业和消费者成像装置。再次参照图2，将描述单阵列彩色图像传感器组件210的一个实施方式。在这个实施方式中，传感器组件210包括以诸如方形网格这样的均匀分布模式排列的，限定传感器的像素化阵列的传感器组件212或者局部化现场传感器214 (在此还称为“像素”)。然而，可以构想其它的像素排列，包括但是不限于菱形、三角形、六角形、圆形、长方形和非对称网格模式。传感器组件210可以是固态成像器件，包括但不限于电荷耦合器件(CCD)或者使用互补金属氧化物半导体(CMOS)的有源像素传感器，或者其它适当的像素化传感器或者已知或者尚未发现的接收器。图像传感器组件210还可以包括滤色器阵列(CFA)216。CFA可以具有均匀分布的滤色器218。换句话说，CFA 216可以限定与传感器阵列212的每一个像素214相对应定位的离散的像素化阵列和混杂的滤色器。滤色器218可以按照与局部化现场传感器或者像素214在传感器阵列212中的均匀分布模式相对应的均匀分布模式来排列。滤色器218可以包括两个或者更多个各种基本颜色，包括但不限于红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)、白色(W)、青色(C)、黄色(Y)、品红色(M)和翠绿色(E )。依赖于所使用的滤色器的颜色,这些颜色可以被组装为已知类型的CFA。例如，拜耳滤色器可以使用以图2所示的模式排列的红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)。可以使用其它类型的滤色器，包括但不限于RGBE、CYYM、CYGM和RGBW，以及其它已知或者未知的滤色器。在一些示例中，CFA还可以包括低通滤波器特征。尽管拜耳CFA基本上具有2:1:1的G:R:B比例，但是这种比例可以改变，但是仍有效地在本发明主题中使用。例如，G:R:B比例可以从I. 5:1:1到2. 5:1:1,或者包括其它适当范围。类似地,上述另选CFA构造的示例的比例可以类似地改变。当可见光穿过滤色器时，滤色器仅仅允许对应波长范围的光(例如，可见光谱部分)穿过而到达传感器。作为关于图2的示例，入射光的仅仅蓝色波长将穿过滤色器220而到达它后面的像素。相应的滤波器和传感器被用包围传感器(像素)和滤色器的虚线标记以例不它们的对应关系。每一个像素传感器214对光响应并且向图像处理系统中的处理器(例如，向“相机控制单元”或者“CCU”)发射与光的亮度和色度相对应的电信号，该处理器可以组合来自其它像素传感器的类似信息以构建静止图像或者运动图像。图3示出入射光(或者电磁辐射中的其它波长)20可以被物镜16收集。透镜16可以将光束21聚焦在分束器14上。分束器14将入射光束21划分为第一光束或者图像部分22和对应的第二光束或者图像部分24。如图3所排列的，分束器14可以将第一光束22直接投射在第一单阵列彩色传感器10上，将第二光束24投射在第二单阵列彩色传感器12上。当如上所述第一和第二图像部分被投射在第一单阵列彩色传感器10和第二单阵列彩色传感器12上时，传感器10、12中每一个的一个或者更多个像素被照射，并且第一单阵列彩色传感器10的每一个被照射的像素都对应于第二传感器的被照射的像素从而限定了各个像素对。当如以下详细描述地，传感器10、12相对于彼此“偏移”时，每一个被照射的像素对都可以包括一个“亮度”像素和一个色度像素。如果第一单阵列彩色传感器10和第二单阵列彩色传感器12均是拜耳传感器，则每一个被照射像素对的“亮度”像素包括绿 色(G)像素，另一个“色度”像素是“红色”像素或者“蓝色”像素。成像传感器10和12在图3中以彼此成近似90度定向。但是，对应于分束器构造，还有可能有其它定向。例如，只要每一个传感器都准确地接各自的第一图像部分或者第二图像部分，传感器10、12的任何定向都适当的。分束器14可以是用于分光束的任意适当已知或者新的处理或者材料，包括带有缝隙或者适当粘接剂的棱镜，并且由玻璃、晶体、塑料、金属或者合成材料制成。例如，图4示出与第一单阵列彩色传感器110和第二单阵列彩色传感器112组合的分束器114的另一个实施方式。在图4所不的实施方式中，入射光束120进入分束器114并且光被划分为第一图像部分或者光束122和相应的第二图像部分或者光束124。如图所示，其中一个图像部分(例如，光束124)可以透射过分束器114并且进入第一光改向装置或者反射镜116a。光改向装置116a可以将第二光束124指引到第二图像传感器112。第一图像部分或者光束122可以在分束器114内反射并且透射过它到达第二光改向装置或者反射镜116b。第一图像部分122可以被从反射镜116b投射到第一图像传感器110上。成像改向装置116可以是很多个装置、材料或者技术的组合中的一个，包括但不限于适当成形和放置的反射镜、棱镜、晶体、流体、透镜或者具有反射表面或者折射率的任何适当材料。在一个实施方式中，图像传感器阵列110和112可以被附接到支承结构118。图像传感器组件10、12、110、112可以根据以下因素但是不限于以下因素被放置在可以被整体封装、分束器类型和构造14、114和光改向装置116驱动的任何构造中局限、限制、成本和可用性。如以上提到，在一个可能实施方式中，本发明主题涉及基于来自两个均具有标准拜耳CFA的传感器(图2)的图像来构建单个图像，从而每隔一个像素都是绿色(G)并且每一行根据另一像素为蓝色(B)或者红色(R)(图5A)。人体视觉系统从图像的亮度分量推断出空间分辨率，并且可以主要由绿色分量来确定亮度。因此，如果能够在每一个传感器位置具有绿色像素并且避免关于绿色分量的插值，则传感器的分辨率可以有效地加倍。这个特征与人对绿色的敏感相结合允许双阵列成像传感器在分辨率上类似于三阵列传感器。这种方法可以通过使在一个传感器上观察到的相同图像被第二传感器感测来实现，其中第二传感器的对应像素颜色是不同颜色。这可以通过多种方式来实现。例如，各个传感器阵列可以相对于彼此移动奇数行或者奇数列。仅作为这种方法的一个示例，传感器阵列可以相对于彼此物理地移动一行或者一列，如关于图3的讨论中提到的。另一个方法可以是使用两个不同但是相关的传感器从而每一个传感器上的相关的CFA模式在每一个像素位置提供至少一个亮度(例如，绿色)像素和不同颜色(例如，红色、蓝色)中的一个。一种附加方法是使用分束器、光改向装置、两者的组合的光学属性或者其它方法来在每一个相应像素创建不同颜色。这些方法可以单独使用或者组合使用以实现期望的效果。图5A、图5B和图6示出这种对应像素对的示例。图5A示出如何可以基于相对于另一个传感器的像素将一个传感器的像素移动一列像素来排列双阵列图像传感器的彩色像素的示意图。长虚线示出了相应的像素对之间的对齐关系。类似地，图5B示出了使用每一个像素阵列上的互补但是不同的CFA模式，如何可以排列双阵列图像传感器的彩色像素的示意图。图6示出镜像图像方法(例如，可以从图3所示的分束器和二阵列传感器得到)如何可以被实施以实现类似的像素配对的示意图。 仍参照图6，入射光束308进入分束器(未示出)并且在分束位置306被划分为第一图像部分或者光束310和对应的第二图像部分或者光束312。在图6的示例中，分束位置306在与单阵列图像传感器302上的绿色像素314和单阵列图像传感器304上的相应的红色像素318共线的位置。在本实施方式中，由光束308代表的图像的相同部分被像素314和像素318感测，其中像素314是G，像素318是R。这种分束技术的一个特征是一个图像通过分束器传递而另一个相应图像被反射。因此，如果各个单阵列图像传感器302和304具有偶数个像素并且每一个传感器具有相同的颜色模式，则由于一个图像的反射，每一个相应的像素对(例如，像素314和318)被相对于彼此偏移了一个颜色。在图5中用叠加在图像传感器302上的字母“F”和叠加在图像传感器304上的反射字母“F”示意地例示了这种效果。在期望减小的封装大小和高分辨率成像的应用中，诸如在内窥镜中，双传感器成像系统可以比图I所示的类型的三传感器成像系统更适用。例如，三传感器成像系统可以具有传感器阵列的一个边的长度X的约51/2 (B卩，约2. 236)倍的横向尺寸，并且可以包括约120万像素到约300万像素之间。通过比较，诸如图3所示的双传感器成像系统可以具有约与传感器阵列10的一个边的长度X相同的横向尺寸，并且可以包括约150万像素到约250万像素之间，诸如，例如约200万像素。用图3所示的构造，即使是对角线长度23也小于图I所示的三传感器系统的横向尺寸(例如，约I. 44X)。图4所示的另选构造具有传感器阵列110、112的一个边的长度X的约4/3 (例如，约I. 33)倍的横向尺寸。相比较，单传感器成像系统提供了约40万到约100万像素。双传感器系统可以具有与单传感器系统大约相同的横向尺寸，但是具有基本上更大数量的像素以便获得色度和亮度信息。附加技术可以对排布图像传感器以实现期望构造有用。在此通过引用并入的在美国专利7，241，262中教导的一种技术是使在图像传感器上的入射图像变形。图像的变形允许图像被投射到比非变形的图像所允许的更大的图像传感器上。这种方法可以允许使用更大的传感器，尽管具有相对小的投射图像。
可以使用任意多种分束器构造。例如，图7示出双阵列传感器的另一个实施方式。入射光420被物镜416收集并且沿着物镜的光轴聚焦到分束器414中。传递的光或者第一图像部分422可以进入光改向装置426并且被反射到第一单阵列传感器410上。分束器414具有使反射光或者相应的第二图像部分424在比入射光的宽度更长的长度上散射的折射属性。反射光424的长度可以对应于第二单阵列图像传感器412的长度。在本实施方式中，第一图像部分和第二图像部分都可以被反射，因此，图像传感器412和410可以彼此偏移一个像素行或者一个像素列，以在每一个相应的像素位置实现不同颜色。图像传感器410可以绕着物镜的光轴旋转近似90度从而图像传感器410垂直于图像传感器412并且维持图像传感器410相对于物镜416的光轴的平行定向。在给定的图像传感器大小的情况下这种定向可以提供整体上更小的封装外径。在一个可能实施方式中，例如，使用拜耳滤波器，当传感器被如上所述对齐时，每一个相应的像素对具有来自第一传感器或者第二传感器的绿色的样本以及红色或者蓝色的样本。图8示出了具有拜耳CFA的第一图像传感器550的代表图(其中每一个颜色由对应于下标为“I”的颜色的字母来表示)以及具有拜耳CFA的第二图像传感器522的代表图·(其中每一个颜色由下标“2”代表)。示意地示出了第一图像传感器550和第二图像传感器552通过使用如上所述的一列偏移量交叠，以得到具有各个像素对(例如，R1G2A1R2)的合成阵列554。这种颜色交叠可以被解体或者分解为仅绿色像素的第一阵列以及红色和蓝色像素的第二阵列并且用第一阵列和第二阵列代表，如图9所示。在本发明主题的一个可能实施方式中，来自两个单阵列彩色图像传感器的输出被组合以形成在合成阵列的每一个位置处都具有所选择的颜色(例如，“亮度”颜色，诸如绿色)的合成阵列。作为示例，如果两个传感器使用拜耳CFA，其中所选择的颜色是绿色，则可以得到在各个像素对的每一个像素对处具有绿色像素的合成阵列554。另外，如图9所示，合成阵列554可以被解体为第一有效阵列556和第二有效阵列558，其中第一有效阵列556在合成阵列554的内部位置示出所选择的绿色(G)，并且第二有效阵列558在每一个其它位置为其它颜色(即，红色(R)或者蓝色(B))。如以上提到的并且在以下更完整描述的，图像处理系统的相机控制单元(CXU)926(图13)或者其它计算元件可以处理合成阵列554的像素数据(例如，色度和亮度)以插值出每一个位置处的丢失颜色从而构建高分辨率彩色图像。例如，一些公开的图像处理系统可以实现例如图12所示的流程图中例示的方法。用于本发明主题的一些实施方式的一个适当的(XU是可从ACMI CorporationofStamford CT, USA得到的Invisio IDC 1500型CCU。还可以期望图像帧率是至少30帧每秒，传感器感测图像和CXU显示图像之间的延迟是小于2. 5帧。在一个实施方式中，CXU可以被配置为进行全部必要处理以实现1074x768 60Hz的图像的显示以及转换修改的拜耳CFA数据以显示彩色图像。在一个可能实施方式中，CCU被配置为示出来自传感器I或者传感器2或者两者的图像。参照图12，在802，C⑶或者其它图像处理系统可以从第一单阵列传感器接收信息，并且在804同时、并行、分离，或者连续地从第二单阵列传感器接收信息。在806，C⑶可以接着调用方法(诸如此处讨论的方法)来评估和关联从第一和第二单阵列图像传感器收集的原始图像数据。在808，CCU可以接着针对各个像素对生成任何丢失的颜色信息。例如，当两个拜耳CFA被使用时，CCU可以针对各个像素对生成丢失的R或者B颜色信息(如图9中的合成阵列554所示)。在810，CCU可以接着对所编译的原始颜色信息和所生成的颜色信息进行组合以生成单个彩色图像。从第一和第二拜耳CFA生成这种图像的处理有时称为“解马赛克”。以下参照图
10、图11和图12来描述解马赛克的一种方法。现在参照图10，由于一些制造处理的缺陷，在交替的绿色(G)像素和红色(R)像素的像素行514中，每一个绿色(G)像素可以与具有交替的绿色(G)像素和蓝色(B)像素的像素行516相比较具有略微不同的响应特性。因此，图10示出第一单阵列图像传感器510中的G像素被标记为Gr (表示红色(R)行514中的绿色(G)像素)和Gb (表示蓝色(B)行516中的绿色(G)像素)。另外，第一单阵列图像传感器510和第二单阵列图像传感器512之间的制造差异会造成各个像素在各个传感器之间略微不同地响应。因而，第一单阵列图像传感器510将每一个R、Gr、B、Gb标记“ I ”以表示与第一单阵列传感器的关联性，并且第二单阵列图像传感器512的滤色器元件被标记“2”以表示其与第二单阵列图像传感器的关联性。
随着像素化阵列的尺寸变化，制造缺陷会提高。因此，与假设的“完美”对齐相比，传感器可能相对于彼此具有略微偏移。但是，在很多情况下，实际对齐可以在约O. 2像素宽度内。换句话说，像素行或者列之间的最大偏移可以被选择为例如约O. 2像素宽度(或者其它特征像素尺寸)。在使用具有2.2μ Χ2.2μ像素的传感器的一个可能实施方式中，阈值偏移可以被选择为小于O. 44 μ。此外，两个传感器在传感器平面上的角度位移可以是小于约O. 02°。传感器平面的倾斜可以被规定为小于约1°。一般地，每一个传感器被定位为大致垂直于投射的图像部分从而整个图像部分保持聚焦。换句话说，针对每一个传感器的光路长度在理想情况下可以是相同的，并且在一些例子下光路长度的变化可以小于约1μ。在对齐了第一单阵列图像传感器510和第二单阵列图像传感器520之后，得到的像素对数据可以如图10所示代表(例如，在如以上参照图8描述的限定了像素对的合成阵列并且如以上参照图9描述的将合成阵列分解为亮度阵列和色度阵列之后)。仍参照图10，绿色传感器数据可以被编译在第一(例如，亮度)阵列518中并且红色-蓝色传感器数据可以被编译在第二(例如，色度)阵列520中。可以通过分别用一个绿色传感器和交替的蓝色和红色像素的一个传感器替代第一单阵列拜耳CFA和第二单阵列拜耳CFA而直接生成这种亮度阵列和色度阵列。如以上提到的，由于制造缺陷，即使被相同的输入照射，Glr, G2r和Gib、G2b也不大可能生成相同的输出信号。因此，可以使用已知方法将各个Glr、G2r和Glb、G2b像素相对于彼此校准。从单阵列传感器输出的这种图像数据有时被称为“原始”图像数据。尽管原始图像数据包含颜色信息，但是被显示时，不经过进一步的数字图像处理，该彩色图像可能不能容易被人看到或者完整理解。对原始数据进行的数字图像处理的级别可以依赖于数字相机设计者希望实现的期望质量级别。可以用于重构并且显示包含在原始数据输出中的颜色的三种数字图像处理操作包括但不限于(I)颜色插值、(2 )白平衡和(3 )颜色校正。这些处理阶段的每一个可以适用于从两个不同传感器的拜耳格式形成图像的实施方式中。可以将不同传感器针对每一个颜色通道的增益和偏移考虑在内来进行原始传感器的校准。一种进行这种校准的方法可以是观察灰度均匀照射目标的集合并且计算Glr和G2r之间的增益和偏移以使平方差之和最小化，其中目标可以获得均匀照射图像。可以针对每一个像素对来计算增益/偏移，或者可以将图像划分为块的集合并且针对每一个块来计算校正因数。还可以针对每一个Gb、B和R像素进行这个处理。可以采用颜色插值来构建针对每一个像素的R、G、B三元组。例如，在对准和校准单阵列图像传感器510、512 (图10)之后，每一个各个像素对具有G值和B或者R值。可以基于相邻像素的例如B或者R值来插值出丢失的B或者R值。可能的插值方法是使用周围颜色值来确定丢失颜色的近似值。图11示出要应用于红色-蓝色传感器数据612的阵列的三乘三插值掩模610，其中丢失的红色或者蓝色值的位置位于中心并且用“O”表示，并且针对每一个周围位置的加权因数被表示为“a”和“b”。一个实施方式可以提供加权因数“a”=l/6和“b”=l/12。例如，可以按照以下方式通过将相邻B值乘以在插值掩模610中所示的加权因数来近似出位于像素614的蓝色(B)值(BO)(B2-1) *b+ (B2-2) *b+ (Bl-3) *a+ (Bl-4) *a+ (B2-5) *b+ (B2-6) *b+ (B，-I) *a+ (B，-2) *a=B0,其中B’ -I和B’ -2是先前插值出的针对与BO相邻的不可从传感器得到B的测量值的位置处的B的值(例如，在像素614上方和下方的阴影Rl单元中)。在另选方法中(由插值掩模620代表)，B’ -I和B’ -2的值可以被忽略并且可以按照以下方式计算BO (B2-1)*b+(B2-2) *b+(Bl-3)*a+(Bl-4)*a+(B2-5)*b+(B2-6)*b=B0可以选择很多a和b的值只要每个加权因数的和等于一(I)。例如，如果加权掩模610中例示的全部加权因数被使用，则加权因数的和应是4a+4b=l。在使用插值掩模620的另选方法中，其中仅仅两个a对应于具有与O相邻的B值的像素，控制等式的加权因数应是2a+4b=l。在一些示例中，加权因数a的值可以在加权因数b的值的约两倍和约六倍的值之间。沿着图像的边缘，可以使用不同(例如更小)的插值掩模618或者620，其中不能够直接应用三乘三插值。换句话说，对于紧邻(即，邻接)阵列边缘的单元不能够应用三乘三插值掩模，因为至少一些“相邻单元”不存在。为了解决这种“边缘效应”，可以使用“镜像”技术。例如，可以基于定位在与丢失单元相对的单元中的系数，向针对丢失单元的系数指派值(例如，可以向丢失系数分配与相对单元中的系数相同的值)。也就是说，插值掩模的“镜像”侧的对应的值可以被指派给插值掩模中的各个丢失单元。例如，参照图11，可以通过添加具有与第一列618a相同值的第三列系数(B卩，b、a、b)来完成系数矩阵618。按照类似方式,第三列可以基于掩模622中的第一列而被分配掩模622中的系数。因此，为了使用掩模622计算像素616处的B值，可以使用以下算式2* ((B2-7) *b) +2* ((Bl-8) *a) +2* ((B2-9) *b)=B0。另选方法使用类似或者不同形状的插值掩模，如掩模618。类似于应用掩模610，所选择的掩模中的全部加权因数的和可以是一(I)。另一个实施方式可以提供插值掩模622，其中仅仅与O相邻的包含相关颜色信息的系数“a”被使用。在一个方法中，系数可以被组合为a+2b=l。一些实施方式可以提供“a”在“b”的值的约两倍到约六倍之间。在选择了如上所述的插值方法时，可以针对具有丢失颜色信息的每一个单元来计算每一个丢失颜色值(例如，B、R)。另外，通过对每一个各个单阵列传感器的输出应用现有的白平衡和颜色校正，白平衡和颜色校正可以应用于所公开的双阵列彩色图像传感器。在一些例子中，可以在以下更完整描述的计算环境中进行丢失的颜色值的计算。另外，在给定计算已经完成时，计算环境可以将来自各个像素阵列的输出信号变换为可以在监视器上显示、存储在计算机可读介质中或者上或者被打印的图像。标准拜耳传感器和相关联的电子输入和输出电路 不需要改动即可用于所公开的双阵列彩色传感器。因此，商业可得的标准部件可以在一些实施方式中使用，仅仅需要很低的成本和很短的制造周期。如以上提到的，一些公开的双阵列彩色图像传感器可以适用于提供小的开口物理体积的应用中，诸如，例如，内窥镜成像系统。例如，一些刚性内窥镜提供了具有约IOmm开口内径的内部封装体积。换句话说，一些刚性内窥镜提供了具有约IOmm直径的用于封装成像系统的光学部件和图像传感器的大致圆柱室。一些公开的双阵列彩色图像传感器(有时还口语化地称为“相机”)可以被定位在这种内窥镜内(或者其它空间受限的应用)。例如，一些柔性内窥镜具有从约3mm到约4mm的开口直径。图13示出了这种内窥镜成像系统的示意图。系统920包括内窥镜922，其定义了远端头部930和插入管928。微型相机(例如，具有此处公开的双阵列彩色图像传感器)可以被定位在插入管928内。在一些例子下，因为公开的彩色图像传感器的小的物理尺寸，传感器可以邻近远端930定位(例如，在物镜的焦距内)。传感器(图13未示出)可以通过电缆(或者其它信号连接器)924电连接到图像处理系统的处理器(例如，(XU) 926。在一些例子下，内窥镜922还具有被配置为照射待观察区域并且在内窥镜的远端930外部相邻定位的内部光源(图14)。外部光源932可以与光纤束934结合使用以照射内窥镜922内的光导。在一些实施方式中，外部光源可以与内部光源结合或者代替内部光源使用。监视器936可以连接到处理单元并且被配置为基于来自双阵列彩色图像传感器的信号来显示经处理单元编译的图像。参照图14，将描述与插入管928兼容的微型相机头组件940。一个或者更多个光源942 (例如，LED、光纤束)可以定位在组件940的远端928。这种定位允许用户照射相对于内窥镜922远端定位的区域。光学物镜944可以邻近远端930安装并且邻近光源。如上所述，透镜944收集被光源942照射的物体所反射的光，并且将光束聚焦到分束器946上。分束器将来自透镜的入射光束分为第一图像部分和第二图像部分，并且将各个图像部分投射到各个第一单阵列彩色图像传感器948和第二单阵列彩色图像传感器952上，如上所述。传感器阵列948、952可以电连接到限定了一个或者更多个电路板部分(例如印刷电路板或者“PCB”)的基板950。图15是位于插入管928的远头端内的图4所示的双阵列彩色成像传感器的示意图。穿过内窥镜922插入管928的电缆924 (图13)将组件940连接到处理单元926。在一些实施方式中，一个或者更多个控制器和/或通信接口芯片954可以连接到基板950的电路部分并且可以调节(例如，放大)来自图像传感器组件948去往处理单元926的电信号。这种接口芯片954可以对来自处理单元的控制输入信号做出响应。在一些例子下，来自传感器阵列948、952的信号可以被芯片954充分处理从而组合图像信号可以从芯片954发射并且被电缆924传送。在一些例子下，电缆924可以省略并且芯片954可以定义无线信号发射器(例如，红外信号发射器、射频发射器)，其被配置为发射承载了针对组合图像的信息的信号。处理单元926可以定义被配置为接收这种信号并且可操作地做出响应的接收器。基本上在内窥镜922的整个长度上延伸的工作通道956可以被定位在基板950下方。这种工作通道956可以被配置为允许一个或者更多个仪器(例如，医疗器械)以已知方式穿过。所公开的双阵列传感器可以对可见光谱内的电磁辐射做出响应。在其它实施方式中，公开的传感器对红外波长和/或紫外波长做出响应。例如，一些实施方式可以对大约380nm到约750nm范围内的一个或者更多个波长(λ )，诸如，例如，大约450nm到约650nm范围内的一个或者更多个波长(λ )做出响应。一些实施方式可以提供100°的视场角(完全对角)。但是，视场可能依赖于相机的 应用。例如，视场可能大到180°以便用于宽角度透镜，例如“鱼眼”透镜，或者更窄的视场(例如，仅仅几分之一度，诸如望远镜或者变焦透镜期望的那样)。可以使用小的成像传感器。例如，200万像素CMOS芯片，诸如可从Aptina_ ofSanJose, California, USA 买到的型号为 MT9M019D00STC 的芯片，具有 2. 2 μ mX 2. 2 μ m像素大小以及1/4英寸的传感器格式大小，可以适用于一些实施方式，诸如，例如，内窥镜实施方式。但是，传感器的物理大小及其分辨率的要求在一些实施方式中可以放宽，或者至少部分地期望应用所驱动。例如，更大的传感器可能更适用于数字SLR相机、望远镜或者手持式视频相机而非例如内窥镜。像素计数可以从很小，诸如当物理大小局限限制传感器时，到很大，诸如“高清”相机，诸如适用于例如IMAX 放映。在一些例子下，失真可以小于28%，相对亮度可以大于90%，并且工作距(例如，焦距)可以从约40mm到约200mm的范围，诸如在约60m到约IOOmm之间，约80mm仅仅作为一个示例。主光束角可以被选择为匹配传感器的规格。但是，远心设计可以是适当的，特别是当传感器微透镜的效果被(例如，粘合传感器)禁止时。即使这样，与满足了主光束角准则实施方式相比，由于共享晶体管引起的不均匀的采样的效果可能导致偏离峰值性能。图像质量可以接近衍射极限。爱里斑直径可以达到在像素大小的两倍的期望阈值。因此，爱里斑直径可以是约4μ。本发明主题相对于三传感器系统的一个显著优点是减小了容纳成像系统所需的大小。如图12所例示，对于相当的传感器大小，双传感器构造702是三传感器构造704的至少一半。这来源于采用的传感器的数量以及三传感器构造中要求的明显更大和更复杂的分束器。本发明主题的实施方式的相对于特定三传感器系统的另一个优点是增加了灵敏度。在特定三传感器系统中，入射光被划分为三个光束，能量降低了约1/3。光接着透过滤色器进一步降低能量1/3。这些效果加到一起，在每个传感器处可以读取到入射光的大约1/9。然而，如在本发明材料的至少一个实施方式中例不的，入射光被划分为两个光束，能量降低了 1/2。光接着透过滤色器进一步降低能量了 1/3。这些效果加到一起，在每个传感器处可以读取到入射光的大约1/6。比较这两个结果，双传感器系统在每一个传感器处接收到了更多的光能量，从而传感器对强度的差异更灵敏。本发明主题的实施方式相对于三传感器系统的附加优点是减少了功率消耗并且提高了处理速度。通过将传感器的数量限制为两个，使传感器工所需的电力因此降低了1/3。类似地，处理来自两个传感器的原始数据所需的时间少于处理来自三个原始数据所需的时间。在此引用的全部专利和非专利文件为了全部目的通过引用一起整体并入。计算环境图16例示适当的计算环境1100的通用示例，所描述的方法、实施方式、科技和技术可以在其中实现。计算环境1100不旨在暗示对技术的使用或者功能的任何限制，因为技术可以在多种通用或者专用计算环境中实现。例如，可以用其它计算机系统配置来实现，所公开的技术，包括手持装置，微处理器系统、基于微处理器的或者可编程消费者电子装置、 网络PC、微型计算机、大型计算机等。还可以在分布式环境中实现所公开的技术，其中由通过通信网络连接的远程处理装置进行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于本地和远程存储器存储装置中。参照图16，计算环境1100包括至少一个中央处理单元1110和内存1120。在图16中，最基本配置1130被包括在虚线内。中央处理单元1110执行计算机可执行指令并且可以是真实或者虚拟处理器。在多处理系统中，多个处理单元执行计算机可执行指令以增加处理能力，因此多个处理器可以同时运行。内存1120可以是非易失性存储器(例如，寄存器、缓存、RAM)、非易失性存储器(例如，ROM、EEPR0M、闪存存储器等)或者这两者的一些组合。内存1120存储能够实现此处描述的技术的软件1180。计算环境可以具有附加特征。例如，计算环境1100包括存储器1140、一个或者更多个输入装置1150、一个或者更多个输出装置1160以及一个或者更多个通信连接器1170。诸如总线、控制器或者网络这样的互联机构(未示出)将计算环境1100的部件相互连接起来。通常，操作系统软件(未示出)提供用于在计算环境1100中执行的其它软件的操作环境，并且协调计算环境1100的部件的活动。存储器1140可以是可去除的或者不可去除的，并且包括磁盘、磁带或者卡带、CD-ROM、CD-RW、DVD或者任何其它介质，它们可以用于存储信息并且可以在计算环境1100内存取。存储器1140存储了用于能够实现此处描述的技术的软件1180的指令。输入装置1150可以是触摸输入装置，诸如键盘、小键盘、鼠标、笔或者轨迹球、语音输入装置、扫描装置、或者向计算环境1100提供输入的其它装置。对于音频，输入装置1150可以是接收模拟或者数字形式的音频输入的声卡或者类似装置或者是向计算环境1100提供音频采样的⑶-ROM读取器。输出装置160可以是显示器、打印机、扬声器、⑶写入器或者从计算环境1100输出的其它装置。通信连接器1170使得能够通过通信介质(例如，连接网络)或者其它计算实体进行通信。通信介质传送信息，诸如计算机可执行指令、压缩图形信息或者调制的数据信号中的其它数据。计算机可读介质是可以在计算环境1100中存取的任意可用介质。通过示例，但是不是限制，对于计算环境1100，计算机可读介质包括内存1120、存储器1140、通信数据(未示出)和以上的任意组合。
其它实施方式通过此处公开的系统，仅仅使用两个成像传感器，在很多实施方式中就能够获得高质量的彩色图像。一些双传感器成像系统很小并且可以用于之前限于高质量黑白图像或者低质量彩色图像的应用中。通过示例单不是限制，公开的双传感器彩色成像系统可以用于内窥镜，包括腹腔镜、内孔窥视镜、纤维支气管镜、结肠镜、胃镜、十二指肠镜、乙状结肠镜、推肠镜、胆道镜、膀胱镜、宫腔镜、喉镜、鼻喉镜、胸腔镜、输尿管镜、关节镜、堪德拉(cande I a )、神经镜、耳镜、窦腔镜。本公开参照附图，形成其一部分，其中类似的附图标记指示相同部件。附图例示特定实施方式，但是在不背离本公开的期望范围的前提下可以形成其它实施方式并且可以进行结构改变。方向和基准(例如，上、下、顶部、底部、左、右、向后、向前等)可以用于帮助讨论附图但是不旨在限制。例如，可以使用诸如“上”、“下”、“上方”、“下方”、“水平”、“竖直”、“左右”等特定措辞。当处理相对关系时，特别是对于所例示的实施方式而言，在可应用的情况下这些措辞用于提供一些清楚描述。然而这些措辞不旨在暗示绝对关系、位置和/或定向。例如，对于对象，仅仅通过将对象翻转，“上”表面就可以变为“下”表面，然而，它仍是相同表·面并且对象保持相同。如此处所用的，“和/或”意味着“和”以及“和”和“或者”。因此，详细说明不旨在限制，并且通过阅读本公开，本领域技术人员将理解使用此处描述的各种概念可以想到并且构建的多种成像系统。另外，本领域技术人员将理解在不背离所公开的概念的前提下此处公开的示例性实施方式可以应用于各种构造。因而，鉴于所公开的原理可应用的多种可能实施方式，应认识到上述实施方式仅仅是示例，并且不应被认为是限制范围。因此，要求保护落入以下的权利要求的范围和实质之内的内容作为我们的发明。
权利要求
1.一种成像系统，所述成像系统包括 第一单阵列传感器，其包括第一多个第一像素、第一多个第二像素和第一多个第三像素； 第二单阵列传感器，其包括第二多个第一像素、第二多个第二像素和第二多个第三像素；并且 其中，相应的第一单阵列传感器和第二单阵列传感器被配置为分别被对应的第一图像部分和第二图像部分照射，使得被第一图像部分照射的每一个像素对应于被第二图像部分照射的像素从而限定各个像素对，其中，每一个像素对包括第一像素。
2.根据权利要求I所述的成像系统，所述成像系统还包括分束器，所述分束器被配置为将入射电磁辐射束划分为相应的第一图像部分和第二图像部分；其中，所述分束器还被配置为将第一图像部分投射到第一传感器上由此照射第一传感器的一个或者更多个像素，将第二图像部分投射到第二传感器上由此照射第二传感器的一个或者更多个像素。
3.根据权利要求I所述的成像系统，其中，每一个第一像素都包括亮度像素。
4.根据权利要求I所述的成像系统，其中，每一个第二像素和每一个第三像素都包括色度像素。
5.根据权利要求I所述的成像系统，其中，第一传感器和第二传感器之一或者两者包 括拜耳传感器。
6.根据权利要求I所述的成像系统，其中，每一个第一像素都被配置为检测第一波长范围内的电磁辐射，每一个第二像素都被配置为检测第二波长范围内的电磁辐射，并且每一个第三像素都被配置为检测第三波长范围内的电磁辐射。
7.根据权利要求6所述的成像系统，其中，第一波长范围在约470nm到约590nm之间。
8.根据权利要求6所述的成像系统，其中，第二波长范围在约430nm到约510nm之间，并且第三波长范围在约550nm到约700nm之间。
9.根据权利要求5所述的成像系统，其中，每一个相应的拜耳传感器都包括CMOS传感器或者C⑶传感器。
10.根据权利要求I所述的成像系统，其中，第一传感器和第二传感器都包括各自的大致平坦的基板，其中，所述各自的大致平坦的基板被彼此大致垂直地定向。
11.根据权利要求I所述的成像系统，其中，第一传感器和第二传感器都包括各自的大致平坦的基板，其中，所述各自的大致平坦的基板被彼此大致平行地定向。
12.根据权利要求I所述的成像系统，其中，第一传感器和第二传感器都包括各自的大致平坦的基板，其中，所述各自的大致平坦的基板以倾斜角相对于彼此定向。
13.根据权利要求I所述的成像系统，其中，第一传感器、第二传感器或二者的第一像素的总数与第二像素的总数与第三像素的总数的比在约I. 5:1:1到约2. 5:1:1之间。
14.根据权利要求I所述的成像系统，其中，第一传感器和第二传感器都分别包括各自的拜耳传感器，并且其中，第二传感器被相对于第一传感器定位为使得当第一图像部分照射第一传感器的一部分并且对应的第二图像部分照射第二传感器的一部分时，第二传感器的被照射部分相对于第一传感器的被照射部分移动至少一行像素，由此限定分别包括第一像素的各个像素对。
15.根据权利要求2所述的成像系统，所述成像系统还包括壳体，其限定了外表面和内室； 物镜，其定位在所述壳体的所述内室中，并且被配置为收集入射电磁辐射由此将入射电磁辐射束向所述分束器聚焦。
16.根据权利要求15所述的成像 系统，其中，所述壳体包括限定了远头端和近手柄端的细长壳体，其中，所述物镜、分束器以及第一传感器和第二传感器被邻近所述远头端定位。
17.根据权利要求16所述的成像系统，其中，所述细长壳体包括内窥镜壳体。
18.根据权利要求17所述的成像系统，其中，所述内窥镜壳体包括以下一个或更多个腹腔镜壳体、内孔窥视镜壳体、纤维支气管镜壳体、结肠镜壳体、胃镜壳体、十二指肠镜壳体、乙状结肠镜壳体、推肠镜壳体、胆道镜壳体、膀胱镜壳体、宫腔镜壳体、喉镜壳体、鼻喉镜壳体、胸腔镜壳体、输尿管镜壳体、关节镜壳体、堪德拉壳体、神经镜壳体、耳镜壳体、窦腔镜壳体、显微镜壳体和望远镜壳体。
19.根据权利要求16所述的成像系统，其中，第一单阵列传感器和第二单阵列传感器被配置为发射格式可被CCU接收的相应的第一输出信号和第二输出信号，其中，所述CCU被配置为从相应的输出信号生成合成图像。
20.根据权利要求19所述的成像系统，所述成像系统还包括信号耦合器，所述信号耦合器被配置为将来自第一传感器和第二传感器的相应输出信号传送给所述CCU的输入端，其中，所述信号耦合器从所述传感器延伸到所述壳体内的所述近手柄端。
21.一种获得图像的方法，所述方法包括以下步骤 将电磁辐射束划分为第一束部分和对应的第二束部分； 将第一束部分投射到第一像素化传感器上并且将对应的第二束部分投射到第二像素化传感器上； 检测关于各个像素对的色度和亮度信息，每个像素对都包括第一像素化传感器的一个像素和第二像素化传感器的对应像素，其中，每一个像素对都包括被配置为检测所述亮度信息的一个像素；以及 对利用各个像素对检测到的所述色度和亮度信息进行处理以生成合成彩色图像。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，第一像素化传感器包括第一多个第一像素、第一多个第二像素和第一多个第三像素；并且其中，将第一束部分投射到第一像素化传感器上的动作包括照射第一传感器的至少一个像素；其中，第二像素化传感器包括第二多个第一像素，第二多个第二像素和第二多个第三像素；并且其中，将对应的第二图像部分投射到第二传感器上的动作包括照射第二传感器的至少一个像素，其中，第一传感器的每一个被照射的像素都对应于第二传感器的被照射的像素，由此限定了各个像素对。
23.根据权利要求22所述的方法，其中，每一个第一像素都被配置为检测约470nm到约590nm之间的波长的电磁辐射，每一个第二像素都被配置为检测约430nm到约510nm之间的波长的电磁辐射，并且每一个第三像素都被配置为检测约550nm到约700nm之间的波长的电磁辐射，并且其中，每一个相应的像素对都包括第一像素。
24.根据权利要求21所述的方法，其中，检测亮度信息的动作包括利用被配置为检测亮度信息的所述一个像素来检测约470nm到约590nm之间的波长的电磁辐射，并且检测色度信息的动作包括利用所述像素对中的另一个像素来检测约430nm到约510nm之间或者约550nm到约700nm之间的波长的电磁福射。
25.根据权利要求21所述的方法，其中，对利用各个像素对检测到的色度和亮度信息进行处理以生成合成彩色图像的动作包括使用来自相邻像素对的色度信息生成从每一个相应像素对丢失的色度信息。
26.根据权利要求25所述的方法，其中，对利用各个像素对检测到的色度和亮度信息进行处理以生成合成彩色图像的动作还包括在监视器上显示所述合成彩色图像。
27.一种或更多种包括计算机可执行指令的计算机可读介质，所述计算机可执行指令通过进行以下一组步骤使计算装置将来自双阵列彩色图像传感器的一个或更多个电信号变换为可显示图像 感测来自双阵列彩色图像传感器的电信号，所述双阵列彩色图像传感器包括第一单阵列彩色图像传感器和第二单阵列彩色图像传感器；根据感测到的信号生成色度信息和亮度信息的合成阵列，其中，所述合成阵列的每一个元素都包括从一个传感器感测到的亮度信息和从另一个传感器感测到的色度信息；以及生成包含所述亮度信息和色度信息的图像信号并且将该图像信号发送给输出装置。
28.根据权利要求27所述的一种或更多种计算机可读介质，其中，发送图像信号的步骤包括通过电线或者无线地发送所述图像信号。
29.根据权利要求27所述的一种或更多种计算机可读介质，其中，所述一组步骤还包括 将所述合成阵列分解为相应的亮度阵列和色度阵列。
30.根据权利要求29所述的一种或更多种计算机可读介质，其中，所述一组步骤还包括 针对所述色度阵列的每一个元素确定丢失色度信息。
31.根据权利要求27所述的一种或更多种计算机可读介质，其中，所述亮度信息至少部分地对应于约470nm到约590nm之间的波长。
全文摘要
公开了双阵列彩色成像系统、图像处理系统和相关原理。例如，来自第一单阵列(10)彩色图像传感器的像素和来自第二单阵列(12)彩色图像传感器的像素可以限定像素对。该像素对中的一个像素被配置为检测亮度信息，另一个像素被配置为检测色度信息。多个这种像素对可以被图像照射，并且作为对这种照射的响应，发射携带了亮度和色度信息的一个或更多个电输出信号。这种输出信号可以被变换为可显示图像。还公开了相关的计算环境。
文档编号H04N9/097GK102948153SQ201180026210
公开日2013年2月27日 申请日期2011年2月28日 优先权日2010年5月28日
发明者D·阿德勒, S·沃尔夫 申请人:C2Cure 公司