本發(fā)明涉及多重光譜的圖像采集設備領域，尤其涉及一種應用在醫(yī)療圖像診斷和治療中對紅外線和可見光攝像的攝像裝置以及具有該攝像裝置、并與可見光顯示一體化的攝像設備。

背景技術：

人體內部的結構和組織是人眼無法直接看到的。僅僅依靠人體的外部輪廓和人體解剖知識是難以精確地找到和定位皮下的內部結構和組織的。

人體血管隱藏在表皮下面，往往被皮下脂肪，甚至骨骼所遮擋，在可見光的環(huán)境下從皮下組織反射回來的可見光圖像信號極其微弱，并夾雜著散射光噪聲和各種幻影，甚至完全不為人眼可見。雖然在穿刺之前，醫(yī)生往往會要求患者攥緊拳頭或用拍打穿刺部位皮膚的方式讓血管更加可見，但是根據患者的年齡，皮下脂肪的厚薄等因素，皮下血管的可視性依然非常不理想。根據隱約可見的血管圖像和醫(yī)學知識，對血管所做的穿刺往往錯位，導致病患者的痛苦，延誤治療時機，甚至造成注射事故。除了直接對血管所做的抽血和注射以外，針灸和其他醫(yī)療手術等操作，都需要準確地知道血管的位置，以便在操作時能避開血管或者對血管做特別處理。目前已經存在的靜脈血管圖像增強儀是將攝取的靜脈血管的近紅外圖像再用可見光直接投影到人體皮膚表面。為了減少對位誤差必須使用復雜的光學系統(tǒng)盡量使得紅外攝像和可見光投影均在同一個光軸上，從而導致光學系統(tǒng)和機械伺服機構復雜，體積和重量都過于龐大，并且耗電，不適宜移動醫(yī)療診斷和更廣泛的市場應用。

技術實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術中的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種攝像裝置以及集成多光譜圖像的攝像裝置和實時顯示裝置的便攜式多光譜攝像和顯示設備。該多光譜攝像和顯示設備從而能夠克服現(xiàn)有技術中的困難，在室外，狹小空間和沒有城市供電的場合也能夠準確地探測和顯示出血管的位置，以便在操作時能避開血管或者對血管做特別處理。

根據本發(fā)明的一個方面，提供一種攝像裝置，所述攝像裝置包括：第一圖像傳感器，用于響應第一類光譜或者波長范圍的光輻射并采集其圖像信息；第二圖像傳感器，和所述第一圖像傳感器相互重疊或者相互有一間隔，用于響應第二類光譜或者波長范圍的光輻射并采集其圖像信息；透鏡系統(tǒng)，設置于所述第一圖像傳感器的入光側，所述透鏡系統(tǒng)將其入光側的入射光輻射中的第一類光譜或者波長范圍的光輻射圖像聚焦于所述第一圖像傳感器上、將入射光中的第二類光譜或者波長范圍的光輻射圖像聚焦于所述第二圖像傳感器上。根據上述各個裝置或零部件的結構和相對位置，所述透鏡系統(tǒng)、第一圖像傳感器以及第二圖像傳感器的光軸能夠自然地以很高的重合精度重合在一起。

可選地，所述攝像裝置將采集的第一類光譜或波長范圍的圖像與第二類光譜或波長范圍的圖像經過處理后輸出到該設備自帶的平板顯示器，以觀察者可見的光譜或波長范圍的圖像顯示出來。

可選地，所述攝像裝置還包括濾光片，所述濾光片設置于所述第一圖像傳感器和所述第二圖像傳感器之間，用于阻擋所述第一圖像傳感器出光側的尚未吸收完畢的第一類光譜或者波長范圍的光輻射。

所述第一圖像傳感器、濾光片以及第二圖像傳感器之間可以相互間隔設置，也可以用光學膠將三者緊密貼合在一起。為了提高光學透過率，使用的光學膠的光學折射率選擇盡量靠近兩個貼合界面的光學折射率的平均值，或者差值小于或等于0.25。

可選地，所述攝像裝置還包括偏光片，所述偏光片設置于所述第一圖像傳感器和所述第二圖像傳感器之間，或設置于第一圖像傳感器的光入射面，用于過濾散射的紅外線。

可選地，所述第一圖像傳感器使用了包括做在結晶硅基板上的cmos或ccd類型的圖像傳感元件，所述結晶硅基板經過減薄工藝減少基板的厚度以便通過近紅外線。

可選地，所述第一圖像傳感器使用了包括對可見光敏感的非晶硅(amorphoussilicon)薄膜或者非晶硒(amorphousselenium)薄膜圖像傳感元件，所述第二圖像傳感器使用了包括結晶硅的cmos或ccd類型的紅外圖像傳感器；

可選地，上述非晶硅薄膜或者非晶硒薄膜可見光圖像傳感元件形成在玻璃或者結晶硅或者其他可以透過近紅外線的基板上；而所述結晶硅的cmos或ccd紅外圖像傳感元件形成在結晶硅基板上。

可選地，上述非晶硅薄膜或者非晶硒薄膜可見光圖像傳感元件直接形成在所述結晶硅cmos或ccd紅外圖像傳感器上，且位于所述cmos或ccd紅外圖像傳感器的入光側。

可選地，上述攝像裝置還包括一第一絕緣層，所述第一絕緣層設置于所述非晶硅薄膜器件與所述cmos或ccd紅外圖像傳感器之間，將第一圖像傳感器和第二圖像傳感器做完全的電絕緣。

可選地，上述第一圖像傳感器中的非晶硅薄膜或者非晶硒薄膜的圖像信號通過非晶硅或者多晶硅的薄膜晶體管(tft)開關陣列的選擇和掃描，輸出到周邊電路。

可選地，上述第一圖像傳感器中的非晶硅薄膜或者非晶硒薄膜的圖像信號通過制作在結晶硅基板上的cmos或者ccd電路被讀出和輸出到外部電路。所述cmos或者ccd電路和第二圖像傳感器共享同一個結晶硅基板。

所述非晶硅薄膜器件包括多個可見光圖像探測像素單元，每個所述可見光圖像探測像素單元包括多個可見光圖像探測子像素；所述cmos紅外圖像傳感器或ccd紅外圖像傳感器包括多個紅外線圖像探測像素單元。

每個所述可見光圖像探測子像素包括一光電變換元件比如光電二極管以及一與所述光電二極管電連接的非晶硅或者多晶硅薄膜晶體管開關。

所述光電二極管包括：相對設置的分別作為陰極和陽極的第一透明導電薄膜和第二透明導電薄膜；以及p-i-n結構的光電二極管：包括p型重摻雜層，非摻雜半導體層和n型重摻雜層，設置于所述第一透明導電薄膜和所述第二透明導電薄膜之間，且與所述第一透明導電薄膜和所述第二透明導電薄膜電連接，由所述第一透明導電薄膜和所述第二透明導電薄膜對其施加一反向偏置電壓。根據含氫量和材料缺陷密度，所述非摻雜層的有效禁帶寬度為1.6ev～2.1ev。根據可見光吸收系數(shù)，理想的厚度為1.5μm～2.2μm。根據需要的動態(tài)范圍和暗電流的上升晨讀，所述反向偏置電壓可以選擇在-5v到-10v之間。所述非晶硅薄膜晶體管開關包括一漏極和源極，所述源極與所述第二透明導電薄膜電連接。

每個所述紅外線圖像探測像素單元包括：基板；光電變換電荷儲蓄層，設置于所述結晶硅基板靠近所述非晶硅薄膜器件的一側；電荷傳送層，設置于所述結晶硅基板靠近所述非晶硅薄膜器件的一側；第二絕緣層，設置于所述結晶硅基板靠近所述非晶硅薄膜器件的一側，且覆蓋所述光電變換電荷儲蓄層、所述電荷傳送層以及所述結晶硅基板；傳輸柵極層，設置于所述第二絕緣層遠離所述結晶硅基板的一側，位于所述第一絕緣層和所述第二絕緣層之間。

第一圖像傳感器的每個像素包括兩個以上的針對特定光譜或者波段的光線響應的子像素，特別是包括有rgb三個子像素在內的情況。也可以不區(qū)分顏色，每個子像素都對同一個光譜或者波段的光輻射響應。子像素對于特定光譜或者波段的光線響應是通過覆蓋在子像素上的彩色濾光片來達成的。作為一種特例，每個子像素上的濾光片特性都做成一樣，或者去除所有彩色濾光片，這樣第一圖像傳感器就只能輸出灰度圖像信號。

根據本發(fā)明的另一個方面，根據需要可以選擇讓第二圖像傳感器的像素大小等于第一圖像傳感器的子像素大小，也可以選擇讓第二圖像傳感器的每個像素大小等于第一圖像傳感器的每個包含復數(shù)個子像素的像素大小。甚至可以選擇讓第二圖像傳感器的像素大小等于復數(shù)個第一圖像傳感器像素的大小。以上這些安排，是為了達到消除第一和第二圖像傳感器陣列之間的干涉條紋也就是俗稱的莫爾條紋。這些安排，也可以達到對第一和第二圖像傳感器的圖像分辨率和信號強度的相對調整。

根據本發(fā)明的另一個方面，提供一種便攜式多光譜攝像和顯示設備，所述設備包括：一本體；一如上所述的攝像裝置，所述本體的一側；多個光源，所述光源環(huán)繞所述攝像裝置；以及一顯示屏，設置于所述本體的另一側，所述顯示屏顯示根據所述攝像裝置采集到的紅外線圖案信息和可見光圖案信息。

可選地，所述便攜式多光譜攝像和顯示設備還包括：一吸光肩臺，所述吸光肩臺設置于所述本體的一側，環(huán)繞所述攝像裝置、位于所述攝像裝置與所述光源之間，所述吸光肩臺隔絕所述光源和所述攝像裝置之間的直線光路。

可選地，所述便攜式多光譜攝像和顯示設備還包括至少一手柄，所述手柄連接所述本體，所述手柄的內部設有容置空間，所述容置空間設有電源和控制電路，所述控制電路分別連接所述電源、攝像裝置、光源以及顯示屏。

有鑒于此，本發(fā)明的便攜式多光譜攝像和顯示設備將人體內部的結構或者組織的有關信息，以兩維，三維甚至動態(tài)圖像直接和實時地顯示出來，大大提高了皮下血管的可視性，使得人眼可以直接和實時觀測，能夠準確地知道血管的位置，便于操作時能避開血管或者對血管做特別處理，有助于對人體的內部結構和組織進行診斷和治療。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯：

圖1為本發(fā)明的一種攝像裝置的結構示意圖；

圖2為本發(fā)明的另一種攝像裝置的結構示意圖；

圖3為本發(fā)明的另一種攝像裝置的結構示意圖；

圖4為本發(fā)明的另一種攝像裝置的第一圖像傳感器上的可見光圖像探測像素單元和紅外線圖像探測像素單元的對位圖；

圖5為本發(fā)明的另一種攝像裝置的第一圖像傳感器和第二圖像傳感器的結構示意圖；

圖6為本發(fā)明的另一種攝像裝置的第一圖像傳感器上的可見光圖像探測像素單元和紅外線圖像探測像素單元的對位圖；

圖7為本發(fā)明的一種便攜式多光譜攝像和顯示設備的結構示意圖；

圖8為圖7中的便攜式多光譜攝像和顯示設備的側視圖；

圖9為本發(fā)明的便攜式多光譜攝像和顯示設備在顯示紅外圖像和x光圖像的畫面。

具體實施方式

現(xiàn)在將參考附圖更全面地描述示例實施方式。然而，示例實施方式能夠以多種形式實施，且不應被理解為限于在此闡述的實施方式；相反，提供這些實施方式使得本發(fā)明將全面和完整，并將示例實施方式的構思全面地傳達給本領域的技術人員。在圖中相同的附圖標記表示相同或類似的結構，因而將省略對它們的重復描述。

所描述的特征、結構或特性可以以任何合適的方式結合在一個或更多實施方式中。在下面的描述中，提供許多具體實施細節(jié)從而給出對本發(fā)明的基本概念的充分理解。然而，本領域技術人員應意識到，沒有特定細節(jié)中的一個或更多，或者采用其它的方法、組元、材料等，也可以實踐本發(fā)明的基本概念和技術方案。在某些情況下，不詳細示出或描述公知結構、材料或者操作以避免模糊本發(fā)明。

下面結合附圖和實施例對本發(fā)明的技術內容進行進一步地說明。

請參見圖1，其示出了本發(fā)明的一種攝像裝置的結構示意圖。如圖1所示，在本發(fā)明的實施例中，該攝像裝置包括：第一圖像傳感器11、第二圖像傳感器12以及透鏡系統(tǒng)13。

第一圖像傳感器11包括像素陣列、信號處理單元和掃描電路，其用于響應第一類波長范圍的光輻射并采集其圖像信息。在本發(fā)明實施例中，第一類波長范圍的光輻射是可見光。即，第一圖像傳感器11為一可見光圖像傳感器。第一圖像傳感器11響應從400nm到760nm范圍內的人眼可見的光線波長。對該波長范圍內，響應特性比較好的半導體材料之一是硅。

第一圖像傳感器11包括光電變換元件，該光電變換元件可以為氫化非晶硅或非晶硒或氧化物半導體等半導體薄膜器件。該半導體薄膜器件由薄膜晶體管陣列所驅動，且半導體薄膜器件和薄膜晶體管陣列都形成在一個可以透過紅外線的基板上。例如，該光電變換元件可以是結晶硅基板上和cmos器件一并制作的光電二極管或者是ccd器件中的電子勢阱。亦或是制備在玻璃基板上的氫化非晶硅的pin結構的光電二極管薄膜。第一圖像傳感器11的像素數(shù)目可以是hvga(320x240)等較低解像度到fhd(1028x780)以及更高解像度中的任一種。第一圖像傳感器11的每個像素上均設置有各自的彩色濾光片，從而可以獲得彩色圖像。

在本發(fā)明的實施例中，第一圖像傳感器11制作在一結晶硅基板上。需要說明的是，在第一圖像傳感器形成后，該硅晶片的基板通過晶片減薄工藝形成足夠薄但是不影響可見光圖像的光電變換，存儲和讀出的基板底部。其作用是將無用的結晶硅基板盡可能進行減薄，以此盡量減少紅外線在第一圖像傳感器1(可見光圖像傳感器)的結晶硅基板中的吸收損失，可選地，其厚度小于10微米。

第二圖像傳感器12包括像素陣列、信號處理單元和掃描電路，其設置于第一圖像傳感器11的出光側，用于響應第二類波長范圍的光輻射并采集其圖像信息。在本發(fā)明實施例中，第二類波長范圍的光輻射是紅外線。即，第二圖像傳感器12可以為一制作于結晶硅基板上的cmos或ccd紅外線圖像傳感器。第二圖像傳感器12可以針對需要響應的紅外線輻射，選擇合適的半導體探測像素陣列。對于從760nm到1100nm的近紅外線輻射，可以使用形成于一結晶硅基板上的光電二極管。其好處是可以在同一片結晶硅基板上形成相關的電荷存儲、放大，掃描和信號和噪聲處理電路。而對于中波長的紅外線(mwir)可以使用響應波長直到3um的硫化鉛(pbs)或者響應波長直到5um的硒化鉛(pbse)等材料。對于更長波長的紅外輻射(比如熱成像中的10um以上的輻射)，可以使用熱輻射計(bolometer)的方式。在這些場合，電荷的存儲，放大，掃描，信號與噪聲的處理電路就必須依賴于單獨制作的硅集成電路或者將能量變換元件和電路集成在硅片上的mems器件。

如圖1所示，透鏡系統(tǒng)13設置于所述第一圖像傳感器的入光側，所述透鏡系統(tǒng)利用可見光和紅外線在介質中的折射率的差異，將其入光側的入射光中的可見光圖像31聚焦于所述第一圖像傳感器11的光電變換元件上、將入射光中的紅外線圖像32聚焦于所述第二圖像傳感器12的光電變換元件上。在圖1所示的實施例中，透鏡系統(tǒng)13是一個紅外線和可見光兼用的透鏡系統(tǒng)。需要說明的是，雖然圖1中僅僅示出了一個透鏡，但這不代表本發(fā)明只限于使用單個透鏡，該透鏡系統(tǒng)13可以是具有復數(shù)個透鏡的光學系統(tǒng)。

在本發(fā)明的可選實施例中，透鏡系統(tǒng)13、第一圖像傳感器11以及第二圖像傳感器12的光軸重合。即如圖1所示，透鏡系統(tǒng)13、第一圖像傳感器11以及第二圖像傳感器12的光軸都在同一個光軸30之上。從而整個攝像裝置的光學系統(tǒng)可以做得比較簡單、體積較小，并且，可見光圖像31和紅外線圖像32本質上完全是點對點準確地對位在一起，避免了當三者不為同光路時造成的光學上和后期圖像圖像處理上的誤差。

進一步地，在本發(fā)明的可選實施例中，該攝像裝置還包括濾光片14。濾光片14設置于第一圖像傳感器11和第二圖像傳感器12之間，用于阻擋第一圖像傳感器11出光側的尚未吸收完畢的第一類波長范圍的光輻射(即尚未吸收完畢的可見光)，從而，確保進入第二圖像傳感器12的光輻射都是不可見的紅外線輻射。在圖1所示的實施例中，第一圖像傳感器11、濾光片14以及第二圖像傳感器12之間相互間隔設置。需要說明的是，在本發(fā)明的另一些實施例中，若如果第一圖像傳感器11能夠將絕大部分的可見光吸收，則在這些實施例中也可以省略該濾光片14，在此不予贅述。

進一步地，在本發(fā)明的另一些可選實施例中，該攝像裝置可以還包括偏光片。所述偏光片設置于第一圖像傳感器11和第二圖像傳感器12之間，或所述偏光片設置于第一圖像傳感器11的光入射面，用于過濾第一圖像傳感器11出光側的散射的紅外線，以便使得第二圖像傳感器12可以獲得更加清晰的紅外線圖像。

圖2為本發(fā)明的攝像裝置的另外一種實施方式，請參見圖2，其示出了本發(fā)明的另一種攝像裝置的結構示意圖。與上述圖1所示的攝像裝置不同的是，在此實施例中，所述第一圖像傳感器與所述濾光片之間通過第一光學膠相貼合，所述第二圖像傳感器與所述濾光片之間通過第二光學膠相貼合。在圖2所示實施例中，第一光學膠151設置于第一圖像傳感器11與濾光片14之間、對二者進行貼合；第二光學膠152設置于第二圖像傳感器12與濾光片14之間、對二者進行貼合。其中，為了使進入第二圖像傳感器12的紅外線輻射最大，因此，對于第一光學膠151和第二光學膠152的厚度及其對紅外線的折射率需要有一個合理的選擇范圍。

進一步地，為了減少光線在第一光學膠151和第二光學膠152中的多重反射和吸收。在本發(fā)明的可選實施例中，第一光學膠151的紅外線的折射率應盡量和第一圖像傳感器11靠近第一光學膠151一側的折射率接近。可選地，第一光學膠151的紅外線折射率與其所直接接觸的第一圖像傳感器11出光面和濾光片14的折射率的平均值的差值小于等于0.25。例如，若第一圖像傳感器11是制作在玻璃基板上的氫化非晶硅薄膜時，則第一光學膠151的折射率應該和該玻璃基板出光面和濾光片14的折射率的平均值接近，比如差值小于等于0.25。類似地，第二光學膠152的紅外線的折射率應盡量和第二圖像傳感器12靠近第二光學膠152一側的折射率接近?？蛇x地，第二光學膠152的紅外線折射率與其直接接觸的濾光片和第二圖像傳感器12入光面的折射率的平均值的差值小于等于0.25，該實施例可以實現(xiàn)與上述實施例類似的效果，在此不予贅述。

圖3至圖5為本發(fā)明的攝像裝置的另外一種實施方式，請一并參見圖3至圖5，其分別示出了本發(fā)明的另一種攝像裝置的結構示意圖、第一圖像傳感器上的可見光圖像探測像素單元和紅外線圖像探測像素單元的對位圖以及第一圖像傳感器和第二圖像傳感器的結構示意圖。其中，圖3可以理解為上述圖1所示實施例的一種簡化實施例。與上述圖1所示的攝像裝置不同的是，作為第一圖像傳感器11的光電變換元件的半導體薄膜器件由薄膜晶體管陣列所驅動并直接形成在一絕緣膜(例如圖3中的第一絕緣層16)上，該絕緣膜直接形成在第二圖像傳感器上。在此實施例中，第一圖像傳感器11為非晶硅薄膜器件。第二圖像傳感器12為cmos紅外圖像傳感器或ccd紅外圖像傳感器。其中，非晶硅薄膜器件形成所述cmos紅外圖像傳感器或ccd紅外圖像傳感器上，且位于所述cmos紅外圖像傳感器或ccd紅外圖像傳感器的入光側。換言之，在此實施例中是將第一圖像傳感器11集成于第二圖像傳感器12上。即將氫化非晶硅薄膜(a-sih)直接成膜在硅晶片的cmos紅外圖像傳感器或者ccd紅外圖像傳感器的上面。

具體來說，第二圖像傳感器的像素陣列的每個子像素都與第一圖像傳感器的像素陣列的n個數(shù)目的子像素相對應并在空間上重合交疊，n大于或等于1。如圖4所示，所述非晶硅薄膜器件包括多個可見光圖像探測像素單元18，每個可見光圖像探測像素單元包括多個可見光圖像探測子像素181。所述cmos紅外圖像傳感器或ccd紅外圖像傳感器包括多個紅外線圖像探測像素單元19。在圖4所示的實施例中，每個可見光圖像探測像素單元18由三個可見光圖像探測子像素181組成，三個可見光圖像探測子像素181分別為紅色子像素、綠色子像素以及藍色子像素。其中，每個紅外線圖像探測像素單元19與一個可見光圖像探測子像素181相對應。需要說明的是，此處紅外線圖像探測像素單元121與可見光圖像探測子像素112相對應是指二者沿光的入射方向上的兩個邊界齊平(如圖4所示)，以此避免在紅外圖像上出現(xiàn)兩個像素陣列之間的干涉圖案(也就是莫爾條紋)。

在圖5所示的實施例中，每個可見光圖像探測子像素181包括一光電二極管以及一與該光電二極管電連接的非晶硅薄膜晶體管開關。其中，光電二極管僅僅作為可見光的光電變換器件，可以是a-sih的p-i-n光電二極管。

具體來說，該光電二極管主要包括：相對設置的第一透明導電薄膜111、第二透明導電薄膜112，p型重摻雜層和n型重摻雜層(圖中沒有繪出)，以及非摻雜層113。這三層薄膜的疊加起來簡單稱為pin光電二極管。如圖5所示，非摻雜層113設置于第一透明導電薄膜111和第二透明導電薄膜112之間，且與第一透明導電薄膜111和第二透明導電薄膜112電連接。第一透明導電薄膜111和第二透明導電薄膜112對非摻雜層113施加一反向偏置電壓。在本發(fā)明的可選實施例中，非摻雜層113的有效禁帶寬度為1.6ev～2.1ev，厚度為1.0μm～2.2μm。反向偏置電壓為-5v～-10v。進而，該非摻雜層113可以將絕大多數(shù)的可見光變換成電子并存儲在該光電二極管的電容上。并且由于該禁帶寬度范圍內，其對于波長大于760nm的紅外光線的吸收可以忽略不計。每當非晶硅薄膜晶體管tft開關打開時，電荷就被與非晶硅薄膜晶體管tft開關的數(shù)據線相連接的外部電荷放大器所積分和放大。

非晶硅薄膜晶體管開關至少包括一源極。源極與pin光電二極管的第二透明導電薄膜電連接。圖5中以一底柵結構的非晶硅薄膜晶體管tft開關為例進行說明，但其他結構的薄膜開關也可以適用。具體來說，如圖5所示，非晶硅薄膜晶體管開關由薄膜115、116、118和119組成。薄膜116為導電金屬層，其作為非晶硅薄膜晶體管開關的源極和漏極。薄膜115為非晶硅的溝道半導體層。薄膜119是非晶硅薄膜晶體管開關的控制柵極，可以是金屬或者多晶硅薄膜。薄膜118是非晶硅薄膜晶體管開關的柵極絕緣層。

每個紅外線圖像探測像素單元19包括：結晶硅基板120、光電變換電荷儲蓄層121、電荷傳送層122、第二絕緣層123以及傳輸柵極層124。光電變換電荷儲蓄層121設置于結晶硅基板120靠近非晶硅薄膜器件的一側。電荷傳送層122設置于結晶硅基板120靠近非晶硅薄膜器件的一側。第二絕緣層123設置于結晶硅基板120靠近非晶硅薄膜器件的一側，且覆蓋光電變換電荷儲蓄層121、電荷傳送層122以及結晶硅基板120。傳輸柵極層124設置于第二絕緣層123遠離結晶硅基板120的一側，位于第一絕緣層16和第二絕緣層123之間。其中，光電變換電荷儲蓄層121、電荷傳送層122以及傳輸柵極層可以通過半導體集成電路和光電二極管的工藝。

進一步地，當氫化非晶硅的非摻雜層113的厚度大于1.5um的時候入射的可見光31在非摻雜層113中幾乎被完全吸收，然而禁帶寬度大于1.6ev的氫化非晶硅對于760nm以上的紅外線32幾乎不產生吸收。這樣入射的紅外線32就穿過非摻雜層113到達了第二圖像傳感器的光電變換和電荷儲蓄層121。在光電變換電荷儲蓄層121中被轉換成的電子-空穴對，被電場所分離后存儲起來。當開啟電壓施加在非晶硅薄膜晶體管開關的控制柵極(薄膜119)上時，存儲在光電二極管中的電荷就被傳送到外部的前置放大器，比如電荷積分放大器做進一步的信號處理。同樣道理，傳輸柵極層124將fet的溝道打開后將存儲在光電變換電荷儲蓄層121的勢阱中的電子傳送到外部電路做進一步的信號處理。也就是說，在此實施例中，通過將第一圖像傳感器集成于第二圖像傳感器上，充分利用了集成電路的優(yōu)勢，從而使該攝像裝置可以獲得較高圖像解析度和信噪比的可見光圖像。圖5所示的疊層型紅外和可見光攝像芯片可以同時攝取紅外線和可見光的圖像信號，不再需要額外的紅外線截斷濾波片或者可見光截斷的濾光片?？梢姽鈹z像通常需要rgb彩膜以便分離彩色信號。rgb彩膜不僅可以以透過一定波長范圍的可見光線，其對于大于760nm的紅外光也可以做到基本透明，以此保證入射的紅外線能夠到達位于芯片底部的紅外圖像傳感器。

進一步地，在圖3所示的實施例中，所述攝像裝置還包括一第一絕緣層16。第一絕緣層16設置于第一圖像傳感器11(非晶硅薄膜器件)與第二圖像傳感器12(cmos紅外圖像傳感器或ccd紅外圖像傳感器)之間，對第一圖像傳感器11和第二圖像傳感器12進行電絕緣，從而減少兩者之間的電容性耦合產生的寄生電容，以此避免該寄生電容造成的信號串擾以及基于電容的開關噪聲(ktc噪聲)的增加。需要說明的是，在本發(fā)明的實施例中，該第一絕緣層16的厚度和介電常數(shù)既要考慮盡量減小上述寄生電容，也要考慮盡量減少紅外線在薄膜之間的多次反射。光學折射率(和介電常數(shù)相關)和絕緣膜的化學成分以及成膜條件密切相關，在此不贅述。

進一步地，在本發(fā)明的另一些實施中，半導體薄膜器件也可以直接形成在第二圖像傳感器上，其中，控制該半導體薄膜器件的圖像信號的選擇開關、信號放大電路和噪聲降低電路，與第二圖像傳感器均制作在同一個結晶硅基板上。該實施例也可以實現(xiàn)類似的效果，在此不予贅述。

在上述實施例中，通過將第一圖像傳感器直接集成于第二圖像傳感器上，充分利用了集成電路的優(yōu)勢，從而使該攝像裝置可以獲得較高圖像解析度和信噪比的可見光圖像。

此外，在圖3至圖5所示的實施例中，由于紅外線圖像探測像素單元121是單色的。進而，在此實施例中，第二圖像傳感器12的某個方向上的空間分辨率是第一圖像傳感器11的三倍。由于紅外線圖像的信號比較微弱，為了加強紅外線圖像的信號，因此，兩個圖像傳感器的像素和像素的對位，也可以是若干個可見光的子像素對應一個紅外光的子像素，比如rgb三個子像素對應于一個紅外子像素60。請參見圖6，其示出了本發(fā)明的另一種攝像裝置的第一圖像傳感器上的可見光圖像探測像素單元和紅外線圖像探測像素單元的對位圖。與上述圖4所示的攝像裝置不同的是，每個紅外線圖像探測像素單元與一個可見光圖像探測像素單元相對應。如圖6所示，紅外線圖像探測像素單元19與可見光圖像探測像素單元18相對應，進而，可以在加強紅外線圖像的信號的同時，避免在紅外圖像上出現(xiàn)兩個像素陣列之間的干涉圖案。

需要說明的是，從防止圖像之間的干涉條紋的角度來看，如果可見光圖像傳感器的像素數(shù)目是紅外圖像傳感器像素數(shù)目的整數(shù)倍，每個紅外像素和可見光像素的對位關系都完全等同。就可以避免在紅外圖像上出現(xiàn)兩個像素陣列之間的干涉圖案，在此不予贅述。

圖7為本發(fā)明的一種便攜式多光譜攝像和顯示設備的結構示意圖。圖8為圖7中的便攜式多光譜攝像和顯示設備的側視圖。如圖7和8所示，根據本發(fā)明的一個方面，提供一種便攜式多光譜攝像和顯示設備，包括：一攝像裝置1、至少包括非可見光的多個光源2以及一平板顯示屏4。攝像裝置1為上述圖1至圖6所示的攝像裝置。多個光源2環(huán)繞攝像裝置1，光源2中包括至少一紅外光源。參照圖7所示，多個光源2以攝像裝置1為圓心中心對稱地放置了8個。在這8個光源2中可以是白色可見光源(例如：led光源)。平板顯示屏4可以是液晶顯示器或者自發(fā)光的oled顯示器，不以此為限。平板顯示屏4顯示根據攝像裝置1采集到并處理過的或者融合過的第一類波長范圍(如上所述的可見光)的光輻射的圖像信息和第二類波長范圍(如上所述的紅外線)的光輻射圖像信息。

本發(fā)明主要利用了血管中血紅蛋白對波長從760nm到1000nm的近紅外光的吸收率與周圍其他人體組織不同的原理，首先將攝取血管的近紅外圖像，然后進行圖像處理后與可見光的圖像共同顯示，將血管網絡等的精確位置(紅外線圖案信息)疊加到操作者肉眼可以觀察到的圖像(可見光圖案信息)之上，實現(xiàn)了一種視覺上的疊加效果。在其他應用例中，也可以將半透明的的圖像和相關的文字信息疊加到血管網絡紅外線影像之上，實現(xiàn)了另一種視覺上的疊加的增強現(xiàn)實的效果，但不以此為限。通過使用本發(fā)明，大大提高了皮下血管或體內臟器的可視性，在醫(yī)用上可以在常規(guī)患者身體外部的視頻圖片之上精確地看到患者體內的血管網絡。

本發(fā)明的便攜式多光譜攝像和顯示設備還包括一本體5、一手柄7以及吸光肩臺6，但不以此為限。本體5包括第一面以及與第一面相對應的第二面。第一面設置攝像裝置1以及光源2，第二面設置平板顯示屏4。通過將攝像裝置1以及平板顯示屏4盡量遠離地分別設置在攝像裝置本體5相背的兩面，來減少平板顯示屏4的光線對本體3采集視頻的干擾。手柄7連接本體5，且手柄7表面附有控制面板。手柄7的內部還設有容置空間，該容置空間內設有電源和控制電路?？刂齐娐贩謩e連接上述的電源、控制面板，攝像裝置、光源以及平板顯示屏。

吸光肩臺6位于攝像裝置1與光源2之間，吸光肩臺6隔絕光源2和攝像裝置1之間的直線光路。吸光肩臺6的外表面涂有吸光材料。吸光肩臺6是一個表面有可吸收雜散光線涂層的臺階或是圍墻結構，保證從周邊的燈源2的光線無法直接進入攝像器件，以便提高視頻畫面的對比度、亮度，改善圖片質量。

圖9為便攜式多光譜攝像和顯示設備在顯示紅外圖像和x光圖像的畫面。該紅外圖像可以是實時拍攝的，也可以是歷史數(shù)據。x射線的影像則是該被攝物體的歷史數(shù)據。雖然沒有將紅外圖像直接投影到人體皮膚表面，但是在醫(yī)療操作過程中，注射針，針灸針，醫(yī)師的手指，標尺和探針都可以被攝像裝置1同時拍攝下來并顯示在該便攜式儀器背面的平板顯示屏上，從而可以方便，快捷而且比較準確地找到血管和骨骼等組織的位置，并實施扎針，注射，點滴，針灸和按摩等醫(yī)療救治的操作。在其他應用中，比如檢測消費電子產品和汽車表面油漆的均勻性和事故痕跡，墻面和繪畫作品的涂料分析過程中，操作人員則可以直接用筆在被攝物體表面繪出紅外和x光影像的輪廓。然后對表面繪有紅外，紫外或者x光影像的物體實施修復等操作。該儀器的握把既可以直接手持，也可以固定在一個機臺上。這種檢測可以是對單個人體部位或者零部件實施，固定在一個機臺上后也可以對生產線上的產品做無傷檢驗。

綜上，本發(fā)明的便攜式多光譜攝像和顯示設備將人體內部的結構或者組織的有關信息，以兩維，三維甚至動態(tài)圖像直接顯示出來，大大提高了皮下血管或體內臟器的可視性，使得人眼可以直接和實時觀測，能夠準確地知道血管的位置，便于操作時能避開血管或者對血管做特別處理，有助于對人體的內部結構和組織進行診斷和治療。

以上對本發(fā)明的基本概念和具體的若干實施例進行了描述。這里需要聲明的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的范圍內做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實質內容。本發(fā)明也不局限于本發(fā)明中為了便于闡明基本概念所描述的醫(yī)學影像應用，當然也包括其他領域的應用比如工業(yè)產品和環(huán)境檢測，多層印刷和多層噴漆的質量檢測，通過皮下血管地圖判定人和動物的身份，虛擬空間和增強現(xiàn)實的游戲以及商業(yè)行為等。