胶囊相机的透镜对准方法和设备技术

一种使胶囊相机的透镜模块相对于图像传感器装置对准的方法和设备。该图像传感器装置包括多个像素阵列且该透镜模块包括多个透镜组以形成对应于与该多个透镜组相关联的多个视场的多个图像，且各透镜组形成与一个视场相关联的一个对应的像素阵列的一个图像。根据本发明专利技术的一种方法，一个或多个测试图像被呈现在与该透镜模块相关联的该多个视场中。使用该多个像素阵列捕获在该多个视场中的多个图像。基于由该多个像素阵列所捕获的该多个图像导出度量测量值。而后基于该度量测量值调整该透镜模块与该图像传感器装置之间的透镜对准。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】胶囊相机的透镜对准方法和设备相关申请的交叉引用本专利技术要求2016年6月13日提交的序列号为62/349,602的美国临时申请的优先权。本专利技术涉及2015年3月17日提交的序列号为14/660,365的美国专利申请，该申请是2010年9月8日提交的美国专利申请序列号12/877,220的继续申请，现于2015年4月7日发布的美国专利第9,001,187号，其是2009年5月11日提交的美国专利申请序列号12/463,488的部分继续申请，现于2014年5月6日发布的美国专利第8,717,413号，其是2008年5月10日提交的临时申请第61/052,180号的非临时美国专利申请。本专利技术还涉及2010年10月19日发布的美国专利第7,817,354号和2015年8月25日发布的美国专利第9,118,850号。美国非临时专利申请和美国临时专利申请的全部内容通过引用纳入本案。
本专利技术涉及具有透镜模块和多个图像传感器阵列的胶囊相机，其中，该透镜模块包括多个透镜组。具体而言，本专利技术涉及执行透镜模块和多个图像传感器阵列之间对准的技术。
技术介绍
本领域中已知用于在体内成像体腔或通道的装置包括内窥镜和自主封装摄像机。内窥镜是通过孔或外科手术开口而进入体内的柔性或刚性的管体，通常通过口腔进入食管或通过直肠进入结肠。使用一透镜在远端形成一图像，并通过一透镜中继系统或透过一相干光纤束传输到身体外部的近端。概念上类似的仪器可以在远端电子地记录一图像，例如，使用CCD或CMOS阵列，并通过一电缆将该图像数据作为一电信号传输到近端。内窥镜允许医生控制视野，是公认的诊断工具。然而，它们确实存在诸多限制，对患者存在风险，对患者具有侵袭性和不舒适性，并它们的成本限制了它们作为常规健康筛选工具的应用。解决这些问题的一替代的体内图像传感器是胶囊内窥镜。一相机与用于传输数据的一无线电发射器被一起容纳在一可吞咽胶囊中，用于将主要包括由数码相机记录的图像数据传送到身体外部的一基站接收器或收发器和数据记录器。该胶囊还可以包括用于接收来自一基站发射器的指令或其他数据的一无线电接收器。可以使用低频电磁信号来代替射频传输。电力可以感应地从以外部电感器供应到胶囊内部的一内部电感器或者从胶囊内部的一电池供应。美国专利第6,709,387号和美国专利第6,428,469号描述了这种系统的细节。一种具有记载数据存储器的自助胶囊摄像系统在2011年7月19日发布的美国第7,983,458号专利案中披露。2010年10月19日发布的美国专利第7,817,354号公开了一种用于光学成像系统和方法，其用于产生展现胶囊摄像应用的一实质视野的全景图像。在一实施例中，此光学成像系统包括一四面反射棱锥体(pyramid)和四个折叠的透视中心，各个图像传感器阵列的入口可以位于该中心处。如此定位的各图像传感器阵列具有与其相关联的一光轴，该光轴被棱锥体的反射面折叠，位于各个折叠透视中心的各独立的图像传感器阵列均具有至少90度的一水平视场(HFOV)。因此，由组合单独视场构成的一复合HFOV为360度。图1为根据美国专利第7,817,354号中公开的一实施例示出了一可吞服胶囊系统100的一示例。胶囊系统100在身体内部是完全自主的，其所有组件被封装在一胶囊外壳110中，该胶囊外壳110提供防潮屏障以保护内部组件不受体液的影响。胶囊外壳110是透明的，以允许来自照明系统12的发光二极管(LED)的光线穿过胶囊外壳的壳壁而到达腔壁，并允许来自腔壁的散射光在胶囊内被收集和成像。胶囊外壳110还保护腔壁不与胶囊外壳110内的异物直接接触。胶囊外壳110为一种使其能够容易地被吞咽，并随后通过肠胃道的形状。通常，胶囊外壳110是无菌的，由无毒材料所制成，并且足够光滑，以尽量减少卡顿在管腔内的机会。如图1所示，胶囊系统100包括照明系统120和包括光学系统(140A和140B)与图像传感器160的一相机。光学系统包括多个透镜组。而在图1中仅示出了两个透镜组(140A和140B)，但是可以使用更多的透镜组(例如4组)。图像传感器160包括多个传感器阵列以匹配透镜组的数量，以便捕获由多个透镜组所投影的图像。由图像传感器160捕获的图像可以由处理子系统进行处理，电池180提供所有所需处理和控制(例如，图像处理，压缩，存储等)。照明系统12可以通过LED实现。在图1中，LED位于相机的孔洞的附近，虽然也可能是其他配置。光源也可以在例如孔洞的后面提供。也可以使用其他光源，例如，激光二极管。或者，也可以使用白色光源或者两个或更多窄波长波段源的组合。可用的白色LED可以包括蓝色LED或紫色LED，以及由LED光所激发以发射较长波长的光的磷光材料。允许光通过的胶囊外壳10的部分可以由生物兼容剥离或聚合物制成。美国专利第7,817,354号中公开的光学成像系统能够提供360度的组合的单个视场。在美国专利第9,001,187号和美国专利第8,717,413号中，公开了另一种光学系统，该光学系统还能够提供360度的组合的单个视场，其公开了位于每个棱镜的第一表面之前的负折射率的透镜。图2为根据美国专利第8,717,413号专利所示的采用四个折叠成像器的一部分组装的全景照相机系统的一透视图。特别的，所示的位于透镜模块外壳210内的是主轴220，四个棱镜250，负折射率的四个棱镜组件240。此附图中显示了形成在每个棱镜250的一前表面上的凹口255，和形成在每个透镜245的背面(棱镜侧)上的配合凸片845。这样的凹口和凸片在透镜240和棱镜250之间提供一安全的、正向对准(positivealignment)。在美国专利第9118850号中，公开了一种具有多个像素阵列的一相机系统。图3示出了根据本专利技术的具有多个像素阵列的一集成感测组件的一示例性布局300，以支持对应于四个光路的四个图像。多个像素阵列及相关联的定时/控制电路课以及共用读出链路在诸如一半导体材料的一共用基板350上实现。集成的多像素阵列图像感测组件包括独立的像素阵列311,312,313和314。像素阵列被配置成使得每个像素阵列被适当的定位和定向以捕获由一透镜子系统所形成的一对应图像。除了像素阵列311,312,313和314，还可以在基板350上形成其他组件。例如，定时和控制区块320，用于从该像素阵列读出电输出信号的一个或多个读出链路(例如：读出链路330)，以及也可以形成在相同的基板350上的I/O环结构340。读出链路330于通过I/O环结构340发送该电信号之前，处理来自像素阵列的输出信号。在图3中，四个传感器阵列的中心用以黑点360表示。当与一匹配的光学系统耦合时，多个像素阵列可以在一非常宽的视场或者甚至是一360度全景视图中捕获场景。相机系统使用一个或多个图像传感IC芯片，每个芯片具有位于相同半导体基板上的多个像素阵列(即，“一芯片上的多个像素阵列”)。还公开了用于捕捉图像的进一步信号处理的附加电子组件。在具有一单个透镜组的一传统相机系统中，为了优化捕捉图像的质量，必须对单个透镜组和传感器进行对准。传统的单透镜相机系统只有一个视场。该系统可以使用对应于多个颜色成份的多个传感器。在这种情况下，二向色分束器(dichroicbeams本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种使胶囊相机的透镜模块相对于图像传感器装置对准的方法，其特征在于，该图像传感器装置包括多个像素阵列且该透镜模块包括多个透镜组以形成对应于与该多个透镜组相关联的多个视场的多个图像，且各透镜组形成与一个视场相关联的一个对应的像素阵列的一个图像，该方法包括：在与该透镜模块相关联的该多个视场中呈现一个或多个测试图像；使用该多个像素阵列在该多个视场中捕获多个图像；基于由该多个像素阵列所捕获的该多个图像导出度量测量值；以及基于该度量测量值调整该透镜模块与该图像传感器装置之间的透镜对准。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.13 US 62/349,6021.一种使胶囊相机的透镜模块相对于图像传感器装置对准的方法，其特征在于，该图像传感器装置包括多个像素阵列且该透镜模块包括多个透镜组以形成对应于与该多个透镜组相关联的多个视场的多个图像，且各透镜组形成与一个视场相关联的一个对应的像素阵列的一个图像，该方法包括：在与该透镜模块相关联的该多个视场中呈现一个或多个测试图像；使用该多个像素阵列在该多个视场中捕获多个图像；基于由该多个像素阵列所捕获的该多个图像导出度量测量值；以及基于该度量测量值调整该透镜模块与该图像传感器装置之间的透镜对准。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在多个自由度中执行该透镜模块与该图像传感器装置之间的该透镜对准，并且在第一轮的一个或多个自由度中的第一透镜对准之后，在第二轮的一个或多个自由度中执行第二透镜对准。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述调整该透镜模块与该图像传感器装置之间的该透镜对准是在该第一轮的一个或多个自由度和该第二透镜对准之间迭代执行，直至标准被满足。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，该标准对应于没有通过所述调整该透镜对准来进一步改善图像质量。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该透镜模块由横向设置的四个透镜组所组成，以提供360度的组合的单个视场，且该图像传感器装置由四个像素阵列所组成。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，该四个图像阵列在共用基板上实现。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述一个或多个测试图像选自于由“十字形细线”、“斜边”、“圈”、“点”、“网格”、“棋盘”、“光栅线”以及“正弦波”所组成的群组。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该度量测量值对应于调制传递函数(MTF)、点扩展函数(PSF)、针孔的光斑大小、对比度或最大可实现空间分辨率。9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该度量测量值用于确定与该多个透镜组相关联的后焦距距离(BFD)，并且根据该多个透镜组的该后焦距距离执行所述调整该透镜对准，其中，一个透镜组的各后焦距距离是从对应于最佳聚焦的平面的图像平面到一个透镜组中的参考基准的距离。10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，该透镜模块由横向排列的四个透镜组所组成以提供360度的组合的单个视场，且该图像传感器装置由四个像素阵列组成，确定与按照顺序的四个相邻的透镜组相关联而被指定为Z1、Z2、Z3和Z4的四个后焦距距离。11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，根据(Z1+Z2+Z3+Z4)/4确定该透镜模块与该图像传感器装置之间的...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕甘雨，戈登·威尔逊，王康怀，
申请(专利权)人：卡普索影像公司，
类型：发明
国别省市：美国,US