用于内窥镜的改进的图像传感器制造技术

本发明专利技术公开了具有混合成像传感器的实施例的内窥镜装置，其中，该混合成像传感器在堆叠的基板之间使用相关电路与最小化的纵向互连的放置的堆叠方案和其他特征来优化基板上的像素阵列区域。公开了最大化的像素阵列尺寸/裸片尺寸（区域最优化）实施例，并且还公开了最优化的成像传感器，该成像传感器为共用与数字成像行业的具体应用提供改进的图像质量、改进的功能和改进的形状因素。上述实施例可以包括用于在列中错开ADC或者列电路凸块的系统、方法和处理，或者还公开了使用纵向互连的子列混合图像传感器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于内窥镜的改进的图像传感器
本公开整体涉及电磁感测和传感器，并且还涉及低能量电磁输入条件以及低能量电磁吞吐量条件。具体而言，本公开涉及（但不必纯粹涉及）优化用于内窥镜装置的图像传感器。
技术介绍
由于成像传感器非常普及，市场中对于越来越小的高清晰度的成像传感器的需求显著地增加。高分辨率和高清晰度意味着必须在相对较小的空间内移动更多的数据。本公开的装置、系统和方法可以用于考虑尺寸和形状因素的任何成像应用中。本公开可以利用多种不同类型的成像传感器，例如，电荷耦合装置（CCD）或者互补金属氧化物半导体（CMOS）、或者目前已知的或可以在将来变得已知的任何其他图像传感器。CMOS图像传感器典型地将整个像素阵列和有关的电路（例如，模数转换器和/或放大器）安装在单个芯片上。CMOS图像传感器的尺寸限制通常要求在越来越小的范围内移动越来越多的数据。由于在CMOS图像传感器的设计和制造中需要解决多个考虑，所以可以在传感器和其他重要功能（例如，信号处理）之间将电路之间的接触垫片制造得越来越小。因此，例如，由于有关电路可能占据的区域被减少，所以增加像素阵列区域可能伴随其他区域中的折衷（例如，A/D转换或其他信号处理功能）。本公开的特征和优势将在如下的描述中阐述，并且部分地从描述中变得显而易见，或者可在无需过度的试验的情况下通过本公开的实践了解到。可以通过在所附权利要求中具体地指出的仪器和组合来实现并且获得本公开的特征和优势。附图说明通过考虑结合附图给出的后续详细描述，本公开的特征和优势将变得显而易见，其中：图1a是构建在单个基板上的成像传感器的实施例的示意图；图1b是根据本公开的教导和原理用于示出处理电路相对于像素阵列的远程设置的成像传感器的实施例的示意图；图2示出根据本公开的教导和原理的在多个基板上建立的成像传感器的实施例的示意图；图3a示出在单片上制造的成像传感器的实施例的透视图，并且示出包括像素和支持电路的多个列，其中，支持电路的宽度为一个像素；图3b示出在单片上制造的成像传感器的实施例的俯视图，并且示出包括像素和支持电路的多个列，其中，支持电路的宽度为一个像素；图3c示出从图3a中取出的包括像素和支持电路的单个列的透视图；图3d示出从图3b中取出的包括像素和支持电路的单个列的俯视图；图3e示出在单片上制造的成像传感器的实施例的透视图，并且示出包括像素和支持电路的多个列，其中，支持电路的宽度为两个像素；图3f示出在单片上制造的成像传感器的实施例的俯视图，并且示出包括像素和支持电路的多个列，其中，支持电路的宽度为两个像素；图3g示出根据本公开的教导和原理的在多个基板上建立的成像传感器的实施例的透视图，该像素阵列在第一基板上并且支持电路位于第二基板或后续基板上，其中该基板具有示出连接多个基板的互连和过孔；图3h示出在图3g的多个基板上建立的成像传感器的实施例的正视图；图3i示出在多个基板上建立的成像传感器的实施例的透视图，其中，形成像素阵列的多个像素列位于第一基板上并且多个电路列位于第二基板上，并且示出一个像素列和与该像素列相关联的或对应的电路列之间的电连接和通信；图3j示出从图3i中取出的单个像素列和单个电路列的透视图，以示出单个像素列和单个电路列之间的电连接；图3k示出从图3i和图3j中取出的单个像素列和单个电路列的正视图，以示出单个像素列和单个电路列之间的电连接；图3l示出从图3i和图3j中取出的单个像素列和单个电路列的侧视图，以示出单个像素列和单个电路列之间的电连接；图3m示出在多个基板上建立的成像传感器的实施例的透视图，其中，形成像素阵列的多个像素列位于第一基板上并且多个电路列位于第二基板上，并且示出多个像素列和与该多个像素列相关联的或对应的多个电路列之间的多个电连接和通信；图3n示出在多个基板上建立的成像传感器的实施例的透视图，其中，形成像素阵列的多个像素列位于第一基板上并且多个电路列位于第二基板上，其中，电路列的宽度为两个像素并且电路列的长度为像素列的长度的一半，并且示出多个像素列和与该多个像素列相关联的或对应的电路列之间的多个电连接和通信；图3o示出从图3n的最右边列中取出的单个像素列和单个电路列的透视图，以示出单个像素列和单个电路列之间的电连接；图3p示出从图3n和图3o中取出的单个像素列和单个电路列的正视图，以示出单个像素列和单个电路列之间的电连接；图3q示出从图3n和图3o中取出的单个像素列和单个电路列的侧视图，以示出单个像素列和单个电路列之间的电连接；图3r示出从图3n的最左边列中取出的单个像素列和单个电路列的透视图，以示出单个像素列和单个电路列之间的电连接；图3s示出从图3n和图3r中取出的单个像素列和单个电路列的正视图，以示出单个像素列和单个电路列之间的电连接；图3t示出从图3n和图3r中取出的单个像素列和单个电路列的侧视图，以示出单个像素列和单个电路列之间的电连接；图3u示出在多个基板上建立的成像传感器的实施例的透视图，其中，形成像素阵列的多个像素列位于第一基板上并且多个电路列位于第二基板上，其中，电路列的宽度为四个像素，并且示出多个像素列和与该多个像素列相关联的或对应的电路列之间的多个电连接和通信；图3v示出从图3u的最右边列中取出的单个像素列和单个电路列的透视图，以示出单个像素列和单个电路列之间的电连接；图3w示出从图3u和图3v中取出的单个像素列和单个电路列的正视图，以示出单个像素列和单个电路列之间的电连接；图3x示出从图3u和图3v中取出的单个像素列和单个电路列的侧视图，以示出单个像素列和单个电路列之间的电连接；图3y示出从与图3u的最右边列相邻的左边列中取出的单个像素列和单个电路列的透视图，以示出单个像素列和单个电路列之间的电连接；图3z示出从图3u和图3y中取出的单个像素列和单个电路列的正视图，以示出单个像素列和单个电路列之间的电连接；图3aa示出从图3u和图3y中取出的单个像素列和单个电路列的侧视图，以示出单个像素列和单个电路列之间的电连接；图4示出根据本公开的教导和原理的在多个基板上建立的成像传感器的实施例，并且还示出支持电路的具体设置的实施例；图5示出根据本公开的教导和原理在多个基板上建立的成像传感器的实施例，并且还示出支持电路的具体设置的实施例，其中，这些电路中的一些电路相对远距离地设置；图6示出根据本公开的教导和原理的通过不同像素阵列而具有不同覆盖百分比的第一基板的实施例；图7示出根据本公开的教导和原理的具有多个像素阵列的实施例；图8示出根据本公开的教导和原理的具有最优化的像素阵列和有关的或堆叠的支持电路的图像传感器的实施例，并且示出光源；图9示出根据本公开的教导和原理的具有最优化的像素阵列和有关的或堆叠的支持电路的图像传感器的背面照明的实施例；图10示出根据本公开的教导和原理的图像传感器的实施例，其中，像素阵列离所有所述支持电路更远距离地放置；图11示出根据本公开的教导和原理的具有不同尺寸的堆叠的基板的图像传感器的实施例；图12示出像素架构的实施例，其中，每个像素列不与另一个像素列共享读取总线；图13示出像素架构的实施例，其中，存在关于读取总线的像素列的水平双向共享，从而每两个像素列具有一个读取总线。图14示出根据本公开的教导和原理的在具有前面照本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种内窥镜装置包括：管腔；靠近所述管腔的远侧尖端设置的成像传感器;其中，所述成像传感器包括：多个基板，所述多个基板至少包括第一基板和第二基板；像素阵列，所述像素阵列位于所述第一基板上并且包括多个像素列，其中，所述多个像素列中的每个像素列的宽度被限定为一个像素宽并且长度被限定为多个像素；多个支持电路，所述多个支持电路位于所述第二基板上并且包括多个电路列，其中，一个电路列与一个像素列对应，其中，所述多个电路列中的每个电路列被限定为具有与对应像素列的面积对应的面积；多个总线，其中，位于所述第一基板上的每至少一个像素列具有一个像素列总线并且位于所述第二基板上的每个电路列具有一个电路列总线；其中，每个所述像素列总线的至少一部分与每个对应的电路列总线的至少一部分叠加，并且至少一个互连提供一个像素列总线和一个对应的电路列总线之间的电通信；以及其中，所述至少一个互连位于一个像素列总线和一个对应的电路列总线之间的任何地方并且关于彼此叠加。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.05.12 US 61/485,435;2011.05.12 US 61/485,4261.一种内窥镜装置包括：管腔；靠近所述管腔的远侧尖端设置的成像传感器；其中，所述成像传感器包括：多个基板，所述多个基板至少包括第一基板和第二基板；像素阵列，所述像素阵列位于所述第一基板上并且包括多个像素列，其中，所述多个像素列中的每个像素列的宽度被限定为一个像素宽并且长度被限定为多个像素；多个支持电路，所述多个支持电路位于所述第二基板上并且包括多个电路列，其中，一个电路列与一个像素列对应，其中，所述多个电路列中的每个电路列被限定为具有与对应像素列的面积对应的面积；多个总线，其中，位于所述第一基板上的每至少一个像素列具有一个像素列总线并且位于所述第二基板上的每个电路列具有一个电路列总线；其中，每个所述像素列总线的至少一部分与每个对应的电路列总线的至少一部分叠加，并且至少一个互连提供一个像素列总线和一个对应的电路列总线之间的电通信；以及其中，所述至少一个互连位于一个像素列总线和一个对应的电路列总线之间的任何地方并且所述像素列总线和所述对应的电路列总线关于彼此叠加。2.根据权利要求1所述的内窥镜，所述至少一个互连包括设置在所述第一基板和第二基板之间的多个互连，并且其中，所述多个互连以比所述像素阵列的像素间距更大的距离相对于彼此被间隔。3.根据权利要求1所述的内窥镜，其中，所述第一基板和第二基板是对齐的。4.根据权利要求1所述的内窥镜，其中，在所述第一基板上的一个所述像素列的面积基本上等于在所述第二基板上的一个所述对应的电路列的面积。5.根据权利要求1所述的内窥镜，其中，所述第二基板具有与所述第一基板基本上相同的大小。6.根据权利要求1所述的内窥镜，其中，在所述第一基板上的一个所述像素列的面积大于在所述第二基板上的一个所述对应的电路列的面积。7.根据权利要求1所述的内窥镜，其中，在所述第一基板上的一个所述像素列的面积小于在所述第二基板上的一个所述对应的电路列的面积。8.根据权利要求1所述的内窥镜，其中，一个所述像素列的长宽比与一个所述电路列的长宽比相等。9.根据权利要求1所述的内窥镜，其中，所述至少一个互连将像素列总线连接到对应的电路列总线。10.根据权利要求1所述的内窥镜，其中，一个所述像素列的长宽比与一个所述电路列的长宽比不同。11.根据权利要求1所述的内窥镜，其中，一个所述电路列的长宽比与一个所述像素列的长宽比相比，宽度为四倍并且长度为四分之一。12.根据权利要求8所述的内窥镜，其中，一个所述电路列的长宽比与一个所述像素列的长宽比相比，宽度为二倍并且长度为二分之一。13.一种内窥镜包括：管腔；设置在所述内窥镜之内的成像传感器，所述成像传感器包括：多个基板，所述多个基板包括第一基板和至少一个第二后续支持基板；像素阵列；多个互连；以及多个支持电路；其中，所述多个基板中的所述第一基板包括所述像素阵列；其中，所述多个支持电路设置在远离所述第一基板设置的所述至少一个第二后续支持基板上；其中，所述多个支持电路经由设置在所述第一基板和所述至少一个第二后续支持基板之间的所述多个互连与所述像素阵列电连接并且电通信；其中，所述第二后续支持基板被设置为相对于待成像物体在所述像素阵列的后面；其中，所述多个互连以比所述像素阵列的像素间距更大的距离相对于彼此被间隔，其中，位于所述第一基板上的所述像素阵列包括多个像素列，其中，所述多个像素列中的每个像素列的宽度被限定为一个像素宽并且长度被限定为多个像素，所述内窥镜还包括多个总线，其中，位于所述第一基板上的每至少一个像素列具有一个像素列总线并且位于所述第二基板上的每个电路列具有一个电路列总线，其中，每个所述像素列总线的至少一部分与每个对应的电路列总线的至少一部分叠加，并且至少一个互连提供一个像素列总线和一个对应的电路列总线之间的电通信；以及其中，所述至少一个互连位于一个像素列总线和一个对应的电路列总线之间的任何地方并且所述像素列总线和所述对应的电路列总线关于彼此叠加。...

【专利技术属性】
技术研发人员：洛朗·布朗卡尔，乔舒亚·D·塔尔伯特，杰雷米亚·D·亨利，唐纳德·M·维歇恩，
申请(专利权)人：橄榄医疗公司，
类型：
国别省市：