图像感测装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及图像感测装置。图像感测装置包括：图像传感器、机械快门和控制单元，其中该图像传感器包括多个像素并被配置为当像素执行光电转换的时段在各个行上顺序结束时，感测由来自激励光源的激励光生成的荧光或磷光所形成的光学图像；该机械快门被配置为控制该图像传感器上的曝光；该控制单元被配置为控制该图像传感器和机械快门以便防止激励时段和检测时段之间重叠，激励时段是激励光源发射激励光的时段，检测时段是多个像素被共同地设为执行用于检测荧光或磷光的光电转换的状态以及所述机械快门打开的时段。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及图像感测装置，该图像感测装置感测由激励光生成的荧光或磷光形成的图像。
技术介绍
日本专利特开N0.2000-292353公开了一种荧光图像形成装置，该荧光图像形成装置包括多个光源以使用激励荧光材料的激励光和不激励该材料的光来照明图像载体。该装置通过布置截断在CCD照相机前方的激励光的激励光截止滤波器来防止激励光作为噪声叠加在荧光图像上。然而，一般而言，荧光材料的激励光谱和荧光光谱分别具有对应的宽度。当激励光谱和荧光光谱之间的峰值波长差异(由Stokes位移引起的波长差异)小时，即使在使用具有陡峭的截止波长特性的光学滤波器的情况下，不必要的激励波长仍往往不能被充分地移除，而是残留作为背景噪声。在日本专利特开N0.2000-292353中公开的装置中，当激励光的波段和荧光的波段具有重叠的范围时，激励光成分变成噪声。在医学和生物学应用中，越来越多的情况是具有高透射率的近红外光被用作激励光和荧光两者，即，使用具有相近波长的激励光和荧光。因此，难以通过使用光学滤波器来分离激励光和荧光。此外，当需要执行使用光学滤波器的成像和不使用光学滤波器的成像两者时，需要用于附接/脱离光学滤波器的机构。
技术实现思路
本专利技术提供了有利于感测具有低噪声的光学图像的技术，该光学图像由激励光生成的焚光或磷光形成。本专利技术的一个方面提供了一种图像感测装置，包括:图像传感器，包括被排列为形成多个行和多个列并且执行光的光电转换的多个像素，该图像传感器被配置为当像素执行光电转换的时段在各行上顺序结束时，感测由来自激励光源的激励光生成的荧光或磷光所形成的光学图像；机械快门，被配置为控制该图像传感器上的曝光；以及控制单元，被配置为控制该图像传感器和该机械快门以便防止激励时段和检测时段之间重叠，该激励时段是激励光源发射激励光的时段，该检测时段是多个像素被共同地设为执行用于检测荧光或磷光的光电转换的状态以及所述机械快门打开的时段。本专利技术的进一步特征将从以下参考附图对示例性实施例做出的描述变得清楚。【附图说明】图1是示出根据本专利技术的实施例的图像感测装置的框图。图2是示例性示出图1中示出的图像感测装置的操作的图。图3是示例性示出图像传感器的布置的电路图。图4是示例性示出像素的布置的电路图。图5是示例性示出图像传感器的操作的图。图6是示例性示出图像传感器的操作的图。图7是示出将图1中示出的图像感测装置应用到活组织检查的示例的视图。图8是示出图1中示出的图像感测装置的第一操作示例的图。图9是示出图1中示出的图像感测装置的第二操作示例的图。图10是示出图1中示出的图像感测装置的第三操作示例的图。图11是示出图1中示出的图像感测装置的第四操作示例的图。图12是示出图1中示出的图像感测装置的第五操作示例的图。图13是示出将图1中示出的图像感测装置应用到活组织检查的另一示例的视图。图14是示例性示出图13中示出的应用示例的操作的图。【具体实施方式】以下将参考附图描述本专利技术的示例性实施例。将参考图1描述根据本专利技术的一个实施例的图像感测装置100。该图像感测装置100包括图像传感器IS、控制单元101、光学系统102和处理单元103。该图像感测装置100包括激励光源120。应指出该激励光源120可以与图像传感装置100分离地被提供。该图像传感器IS可以是例如CMOS图像传感器或CXD图像传感器。该图像传感器IS包括被排列为形成多个行和多个列的多个像素。激励光源120在控制单元101的控制下发射激励光。激励光源120利用激励光照射物体OBJ。激励光激励物体OBJ中包含的荧光材料或磷光材料以生成荧光或磷光。光学系统102在图像传感器IS的成像区域上形成图像，该图像来源于来自物体OBJ的荧光或磷光。控制单元101驱动图像传感器IS以感测成像区域上的光学图像并输出该图像。处理单元103处理来自图像传感器IS的图像输出。图像感测装置100可以进一步包括用于控制图像传感器IS上的曝光的机械快门104。图2示例性的示出了图像感测装置100的操作。更具体地，图2示例性示出了图像感测装置100中的图像传感器IS的操作(“图像传感器的操作”)和激励光源120的操作(“激励光源的操作”)。图2也示例性示出了由物体OBJ生成的荧光或磷光的强度，该物体由来自激励光源120的激励光照射。激励时段是在其期间激励光源120发射激励光的时段。检测时段是在其期间图像传感器IS通过光电转换来检测由来自激励光源120的激励光生成的荧光或磷光的时段。更具体地，检测时段是在其期间图像传感器IS的至少一个像素(典型地至少一行上的像素)正在检测荧光或磷光的时段。在这种情况下，检测操作是如下的操作:使得像素的光电转换器在接收到荧光或磷光时执行光电转换并累积由光电转换生成的电荷。在其中当像素的光电转换器被重置(被固定到预定电势)时像素接收荧光或磷光的状态中，虽然执行了光电转换，但是由光电转换生成的电荷未被累积，因此没有执行检测操作。此外，在其中像素的光电转换器的重置被取消且没有荧光或磷光击中像素(该像素被机械快门遮挡)的状态中，由于没有执行光电转换，所以没有执行检测操作。如图2中示例性示出地，控制单元101控制激励时段和检测时段以便防止它们相互重叠。对激励时段的控制等同于控制在其期间使激励光源120生成激励光的时段。例如通过控制图像传感器IS执行对检测时段的控制。作为替代地，检测时段可以通过控制机械快门104或控制图像传感器IS和机械快门104来控制。在这种情况下，控制单元101可以基于用于驱动图像传感器IS的控制信号生成用于控制激励光源120的控制信号，或者可以基于用于控制激励光源120的控制信号生成控制图像传感器IS的控制信号。作为替代地，控制单元101可以基于诸如时钟信号的同步信号生成用于驱动图像传感器IS的控制信号和用于控制激励光源120的控制信号。相对于激励光的照射有延迟地生成荧光和磷光。荧光的发射寿命大约为10_9到10_7sec，磷光的发射寿命大约为10_3到lOsec。在利用激励光照射结束之后，焚光或磷光的强度逐渐减小。来源于激励光成分的噪声不倾向于叠加到通过在控制激励时段和检测时间以便防止它们相互重叠时感测从荧光或磷光形成的光学图像而获得的图像(之后被称为荧光图像或磷光图像)上。这使得可以获得不包含来源于激励光的噪声的荧光图像或磷光图像。当激励光的波段与荧光或磷光的波段重叠时，特别地，难以通过光学滤波器将它们相互分开。然而，该实施例没有这个问题。图3示例性示出了图像传感器IS的布置。该图像传感器包括以上描述的像素阵列PA。参照图3，该像素阵列PA由排列为形成3行X3列的9个像素212组成。然而实际上，更多的像素212被排列以形成更多的行和更多的列。图像传感器IS除了包括像素阵列PA之外，还包括行选择单元240、读出单元250、列选择单元260、输出单元270和控制单元280。行选择单元240选择像素阵列PA中的行。在这种情况下，行选择是用于输出属于该行的像素的信号至对应的列信号线214的操作。行选择单元240重置所选择行上的像素，使得这些像素开始电荷累积操作(累积电荷)，或使得这些像素向列信号线214输出对应于所累积的电荷的信号。电流源216通过列信号线214向各像素2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图像感测装置，其特征在于，包括：图像传感器，包括被排列为形成多个行和多个列并执行光的光电转换的多个像素，所述图像传感器被配置为当像素执行光电转换的时段在各个行上顺序地结束时，感测由来自激励光源的激励光生成的荧光或磷光所形成的光学图像；机械快门，被配置为控制所述图像传感器上的曝光；以及控制单元，被配置为控制所述图像传感器和所述机械快门以便防止激励时段和检测时段之间重叠，所述激励时段是激励光源发射激励光的时段，所述检测时段是所述多个像素被共同地设为执行用于检测荧光或磷光的所述光电转换的状态以及所述机械快门打开的时段。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：繁田和之，川野藤雄，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP