JP2017522611A - 高速度可変焦点フィールドレンズ組立体及び関連方法 - Google Patents
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Abstract
Description
表1.)像/サブフレーム222による仮想像焦点距離
50mmが第1の焦点距離として選択され、500mmが第2の焦点距離として選択された場合、各プレイバックフレーム212xと関連した第1の像/サブフレーム222x,1は、像を第1の焦点距離のところに提供する。同様に、各プレイバックフレーム212xと関連した10番目の像/サブフレーム222x,10は、像を第2の焦点距離のところに提供する。中間の焦点距離の像/サブフレーム222x,2〜222x,9が各プレイバックフレーム212xについて提供される。これら中間の焦点距離の像/サブフレーム222x,2〜222x,9を利用できることにより、第1の焦点距離と第2の焦点距離との間でズームを行うことができる。漸増又は漸減する相互オフセットの状態で記憶された別の複数の像/サブフレーム222を第1のフレームレート210で取り出す例示の方法1700が符号1702で始まる。
Claims (37)
- 可変焦点距離光学組立体であって、
第1の端部及び第2の開放端部を備えたハウジングを含み、
前記ハウジングに取り付けられた第1の変形可能な反射素子を含み、
前記ハウジングに取り付けられた少なくとも第2の変形可能な反射素子を含み、光路が第1及び前記第2の変形可能な反射素子を経て前記ハウジングの前記第1の端部と前記第2の端部との間に延び、
前記第1の変形可能な反射素子及び前記第2の変形可能な反射素子を選択的に電磁的に変形させて前記可変焦点距離光学組立体の焦点距離を選択的に変化させるよう動作できる1組のアクチュエータを含む、可変焦点距離光学組立体。 - 前記1組のアクチュエータは、
前記第1の変形可能な反射素子を選択的に電磁的に変形させるよう動作できる少なくとも第1のアクチュエータと、
前記第2の電磁的に変形可能な反射素子を選択的に電磁的に変形させるよう動作できる少なくとも第2のアクチュエータとを含む、請求項1記載の可変焦点距離光学組立体。 - 前記光路は、
前記ハウジングが前記第1の端部を含み、光が該第1の端部を経て前記ハウジングの外部から入り、
前記第1の変形可能な反射素子を含み、光が該第1の変形可能な反射素子から反射して前記第2の変形可能な反射素子に向かい、
第2の変形可能な反射素子を含み、光が該第2の変形可能な反射素子から反射し、
前記ハウジングの前記第2の端部を含み、前記反射光が該第2の端部から規定された焦点面のところに合焦される、請求項1記載の可変焦点距離光学組立体。 - 前記第1及び前記第2の変形可能な反射素子は各々、少なくとも500Hzのレートで変形可能である、請求項1記載の可変焦点距離光学組立体。
- 前記可変焦点距離光学組立体は、1秒当たり第1の数のフレームで像を捕捉するよう光学的に結合されており、前記第1又は前記第2の変形可能な反射素子のうちの少なくとも一方は、1秒当たりのフレームの前記第1の数よりも大きいレートで変形可能である、請求項1記載の可変焦点距離光学組立体。
- 前記可変焦点距離光学組立体は、第1のレートで像のフレームを捕捉するよう光学的に結合されており、前記第1又は前記第2の変形可能な反射素子は、前記第1のレートの少なくとも2倍の第2のレートで変形可能である、請求項1記載の可変焦点距離光学組立体。
- 前記ハウジングは、樽型ハウジングであり、前記第1の変形可能な反射素子は、アパーチュアが貫通して設けられた凹状の変形可能な反射素子から成り、前記第2の変形可能な反射素子は、凸状の変形可能な反射素子から成る、請求項1記載の可変焦点距離光学組立体。
- 前記樽型ハウジングは、長手方向軸線を有し、前記凹状の変形可能な反射素子の前記アパーチュアは、前記樽型ハウジングの前記長手方向軸線と同軸状に整列し、前記凸状の変形可能な反射素子は、前記凹状の変形可能な反射素子の前記アパーチュアと同軸状に整列している、請求項7記載の可変焦点距離光学組立体。
- 前記ハウジングの前記第1の端部のところで前記ハウジングに取り付けられた変形可能なエントリーレンズを更に含み、前記1組のアクチュエータのうちの少なくとも1つは、前記変形可能なエントリーレンズを選択的に電磁的に変形させて前記可変焦点距離光学組立体の前記焦点距離を選択的に変化させるよう動作できる、請求項1記載の可変焦点距離光学組立体。
- 前記第1の変形可能な反射素子は、前記ハウジングの前記第1の端部に入った光を225°の角度で前記第2の変形可能な反射素子に向かって反射し、前記第2の変形可能な反射素子は、前記第1の変形可能な反射素子から反射した光を225°の角度で前記ハウジングの前記第2の端部に向かって反射する、請求項3記載の可変焦点距離光学組立体。
- 前記第1の変形可能な反射素子は、前記ハウジングの前記第1の端部に入った光を90°の角度で前記第2の変形可能な反射素子に向かって反射し、前記第2の変形可能な反射素子は、前記第1の変形可能な反射素子から反射した光を90°の角度で前記ハウジングの前記第2の端部に向かって反射する、請求項3記載の可変焦点距離光学組立体。
- 前記ハウジングに取り付けられた第1のフォールド反射素子と、
前記ハウジングに取り付けられた第2のフォールド反射素子とを更に含み、
前記光路は、前記第1の変形可能な反射素子から前記第1のフォールド反射素子まで、前記第1のフォールド反射素子から前記第2のフォールド反射素子まで、そして前記第2のフォールド反射素子から前記第2の変形可能な反射素子まで延びている、請求項1記載の可変焦点距離光学組立体。 - 前記第1の変形可能な反射素子は、前記ハウジングの外部から前記ハウジングの前記第1の端部に入った光を225°の角度で前記第1のフォールド反射素子に向かって反射し、前記第1のフォールド反射素子は、前記第1の変形可能な反射素子によって反射された光を225°の角度で前記第2のフォールド反射素子に向かって反射し、前記第2のフォールド反射素子は、前記第1のフォールド反射素子によって反射された光を225°の角度で前記第2の変形可能な反射素子に向かって反射し、前記第2の変形可能な反射素子は、前記第2のフォールド反射素子から反射された光を225°の角度で前記ハウジングの前記第2の端部に向かって反射する、請求項12記載の可変焦点距離光学組立体。
- 前記第1の変形可能な反射素子は、前記ハウジングの外部から前記ハウジングの前記第1の端部に入った光を90°の角度で前記第1のフォールド反射素子に向かって反射し、前記第1のフォールド反射素子は、前記第1の変形可能な反射素子によって反射された光を90°の角度で前記第2のフォールド反射素子に向かって反射し、前記第2のフォールド反射素子は、前記第1のフォールド反射素子によって反射された光を90°の角度で前記第2の変形可能な反射素子に向かって反射し、前記第2の変形可能な反射素子は、前記第2のフォールド反射素子から反射された光を90°の角度で前記ハウジングの前記第2の端部に向かって反射する、請求項12記載の可変焦点距離光学組立体。
- 第1の選択的に反射性の素子を有する第1の光アイソレータと、
第2の選択的に反射性の素子を有する第2の光アイソレータとを更に含み、
前記光路は、前記第1の変形可能な反射素子から前記第1の光アイソレータまで、前記第1の光アイソレータから前記第2の変形可能な反射素子まで、そして前記第2の変形可能な反射素子から前記第2の光アイソレータまで延びている、請求項1記載の可変焦点距離光学組立体。 - 前記第1の変形可能な反射素子は、前記ハウジングの外部から前記ハウジングの前記第1の端部に入って前記第1の選択的に反射性の素子を通過した光を180°の角度で前記第1の選択的に反射性の素子に向かって反射し、前記第1の選択的に反射性の素子は、前記第1の変形可能な反射素子によって反射された光を90°の角度で前記第2の選択的に反射性の素子に向かって且つ前記第2の変形可能な反射素子に向かって反射し、前記第2の変形可能な反射素子は、前記第1の選択的に反射性の素子によって反射されて前記第2の選択的に反射性の素子を通過した光を180°の角度で前記第2の選択的に反射性の素子に向かって反射し、前記第2の選択的に反射性の素子は、前記第2の変形可能な反射素子によって反射された光を90°の角度で前記ハウジングの前記第2の端部に向かって反射する、請求項15記載の可変焦点距離光学組立体。
- 第1の選択的に反射性の素子を有する第1の光アイソレータと、
第2の選択的に反射性の素子を有する第2の光アイソレータと、
前記ハウジングに取り付けられた第1のフォールド反射素子と、
前記ハウジングに取り付けられた第2のフォールド反射素子とを更に含み、
前記光路は、前記第1の変形可能な反射素子から前記第1の選択的に反射性の素子まで、前記第1の選択的に反射性の素子から前記第1のフォールド反射素子まで、前記第1のフォールド反射素子から前記第2のフォールド反射素子まで、前記第2のフォールド反射素子から前記第2の選択的に反射性の素子を通って前記第2の変形可能な反射素子まで、そして前記第2の変形可能な反射素子から前記第2の選択的に反射性の素子まで延びている、請求項1記載の可変焦点距離光学組立体。 - 前記第1の変形可能な反射素子は、前記ハウジングの外部から前記ハウジングの第1の端部に入って前記第1の選択的に反射性の素子を通過した光を180°の角度で前記第1の選択的に反射性の素子に向かって反射し、前記第1の選択的に反射性の素子は、前記第1の変形可能な反射素子によって反射された光を90°の角度で前記第1のフォールド反射素子に向かって反射し、前記第1のフォールド反射素子は、前記第1の選択的に反射性の素子によって反射された光を90°の角度で前記第2のフォールド反射素子に向かって反射し、前記第2のフォールド反射素子は、前記第1のフォールド反射素子によって反射された光を90°の角度で前記第2の選択的に反射性の素子に向かって且つ前記第2の変形可能な反射素子に向かって反射し、前記第2の変形可能な反射素子は、前記第2のフォールド反射素子によって反射されて前記第2の選択的に反射性の素子を通過した光を180°の角度で前記第2の選択的に反射性の素子に向かって反射し、前記第2の選択的に反射性の素子は、前記第2の変形可能な反射素子によって反射された光を90°の角度で前記ハウジングの前記第2の端部に向かって反射する、請求項17記載の可変焦点距離光学組立体。
- 前記第1の変形可能な反射素子及び前記第2の変形可能な反射素子のうちの一方又はこれら両方は、凸状変形形態と凹状変形形態の両方に選択的に変形可能である、請求項1記載の可変焦点距離光学組立体。
- 前記第1及び前記第2のアクチュエータに通信可能に結合された少なくとも1つのコントローラと、
前記少なくとも1つのコントローラに通信可能に結合されたコントローラ可読性の非一過性記憶媒体とを更に含み、前記記憶媒体は、少なくとも1つの命令セットを含み、該命令セットが前記少なくとも1つのコントローラによって実行されると、該命令セットにより、前記少なくとも1つのコントローラは、前記第1又は前記第2の変形可能な反射素子のうちの少なくとも一方を電磁的に変形させ、その結果、複数の順次フレームの各々に関し、少なくとも1つのイメージセンサが複数のサブフレームを捕捉し、前記サブフレームの各々が前記システムの複数の規定された焦点距離のうちの1つのところで収集された前記システムの外部のシーンの像を含む、請求項1記載の可変焦点距離光学組立体。 - 可変焦点距離光学組立体を用いて像を捕捉する方法であって、
第1のフレームレートに関し、前記可変焦点距離光学組立体の複数の焦点距離の各々のところで像を捕捉するステップを含み、前記像の捕捉は、前記第1のフレームレートよりも速いレートで行われ、
前記捕捉した像を非一過性のプロセッサ可読性媒体に記憶させるステップとを含む、方法。 - 可変焦点距離光学組立体を用いて捕捉された像を用いる方法であって、
第1の焦点距離の指標を受け取るステップと、
第1のフレームレート及び前記第1の焦点距離に関し、非一過性のプロセッサ可読性媒体から第1の複数の像を取り出すステップとを含み、前記第1の複数の像は、第1の規定された相互オフセットの状態で記憶されている、方法。 - 可変焦点距離光学組立体を用いて捕捉された像を用いる方法であって、
第2の焦点距離の指標を受け取るステップと、
第2のフレームレート及び前記第2の焦点距離に関し、非一過性のプロセッサ可読性媒体から第2の複数の像を取り出すステップとを含み、前記第2の複数の像は、第2の規定された相互オフセットの状態で記憶されている、請求項22記載の方法。 - 前記第1の焦点距離と前記第2の焦点距離との間の焦点距離の変化の指標を受け取るステップと、
前記第1のフレームレート及び前記第2の焦点距離に関し、前記非一過性のプロセッサ可読性媒体から別の複数の像を取り出すステップとを更に含み、前記別の複数の像は、漸増又は漸減する相互オフセットの状態で記憶されている、請求項23記載の方法。 - 光学システムであって、
親レンズ組立体を含み、
可変焦点距離光学組立体を含み、前記可変焦点距離光学組立体は、少なくとも1つの変形可能な素子及び前記少なくとも1つの変形可能な素子を選択的に電磁的に変形させて前記可変焦点距離光学組立体の焦点距離を選択的に変化させるよう動作できる少なくとも1つのアクチュエータを含み、
像収集装置を含み、光路が前記光学システムの外部から前記親レンズ組立体及び前記可変焦点距離光学組立体を経て前記像収集装置まで延びている、光学システム。 - 前記光学システムは、アフォーカル光学システムを含み、該アフォーカル光学システムでは、前記親レンズ組立体は、前記像収集装置に取り付けられ、前記可変焦点距離光学組立体は、前記親レンズ組立体に取り外し可能に取り付けられている、請求項25記載の光学システム。
- 少なくとも1つのコントローラと、
前記少なくとも1つのコントローラに通信可能に結合されたコントローラ可読性の非一過性記憶媒体とを更に含み、前記記憶媒体は、少なくとも1つの命令セットを含み、該命令セットが前記少なくとも1つのコントローラによって実行されると、該命令セットにより、前記少なくとも1つのコントローラは、少なくとも一部について前記親レンズ組立体の第1の焦点距離の値及び前記複数の像がそれぞれ捕捉されたそれぞれの時点における前記可変焦点距離光学組立体の複数の互いに異なる焦点距離をそれぞれ表す複数の第2の焦点距離の値に基づき、前記光学システムによって捕捉された複数の像の各々について焦点距離メタデータをそれぞれ生成する、請求項25記載の光学システム。 - 前記少なくとも1つの命令セットが前記少なくとも1つのコントローラによって実行されると、更に、前記命令セットにより、前記少なくとも1つのコントローラは、オペレータへの表示のために前記複数の像のうちの第1の像を提供し、該第1の像は、オペレータによって要求された焦点距離を表す焦点距離メタデータを有する、請求項27記載の光学システム。
- 前記光路は、
前記可変焦点距離光学組立体の第1の端部を含み、光が該第1の端部を経て前記光学システムの外部から前記可変焦点距離光学組立体に入り、
第1の変形可能な反射素子を含み、
前記可変焦点距離光学組立体の第2の端部を含み、前記第1の変形可能な反射素子によって反射された光が該第2の端部から前記可変焦点距離光学組立体を出、
前記親レンズ組立体の第1の端部を含み、前記可変焦点距離光学組立体を出た光が該第1の端部を経て前記親レンズ組立体に入り、
前記親レンズ組立体の第2の端部を含み、光が該第2の端部のところで前記親レンズ組立体を出る、請求項25記載の光学システム。 - 少なくとも1つのコントローラと、
前記少なくとも1つのコントローラに通信可能に結合されたコントローラ可読性の非一過性記憶媒体とを更に含み、前記記憶媒体は、少なくとも1つの命令セットを含み、前記命令セットが前記少なくとも1つのコントローラによって実行されると、該命令セットにより、前記少なくとも1つのコントローラは、少なくとも一部について複数の像がそれぞれ捕捉されたそれぞれの時点における前記可変焦点距離光学組立体の複数の互いに異なる焦点距離に基づき、前記親レンズ組立体の第1の焦点距離値をそれぞれ加減して前記光学システムによって捕捉された複数の像の各々について焦点距離メタデータを生成する、請求項29記載の光学システム。 - 前記親レンズ組立体及び前記像収集装置は、内視鏡のコンポーネントを構成する、請求項29記載の光学システム。
- 前記光路は、
前記親レンズ組立体の第1の端部を含み、光が該第1の端部を経て前記光学システムの外部から前記親レンズ組立体に入り、
前記親レンズ組立体の第2の端部を含み、光が該第2の端部を経て前記親レンズ組立体を出、
前記可変焦点距離光学組立体の第1の端部を含み、前記親レンズ組立体を出た光が該第1の端部を経て前記可変焦点距離光学組立体に入り、
前記第1の変形可能な反射素子を含み、
前記ハウジングの第2の端部を含み、前記第1の変形可能な反射素子によって反射された光が該第2の端部のところで前記可変焦点距離光学組立体を出る、請求項25記載の光学システム。 - 少なくとも1つのコントローラと、
前記少なくとも1つのコントローラに通信可能に結合されたコントローラ可読性の非一過性記憶媒体とを更に含み、前記記憶媒体は、少なくとも1つの命令セットを含み、前記命令セットが前記少なくとも1つのコントローラによって実行されると、前記命令セットにより、前記少なくとも1つのコントローラは、複数の像がそれぞれ捕捉されたそれぞれの時点における前記可変焦点距離光学組立体の複数の互いに異なる焦点距離をそれぞれ表す複数の互いに異なる焦点距離値をそれぞれ加減して前記光学システムによって捕捉された前記複数の像の各々について焦点距離メタデータを生成し、前記複数の互いに異なる焦点距離値は、それぞれ、少なくとも一部について前記親レンズ組立体の焦点距離を表す第1の焦点距離値に基づき加減される、請求項32記載の光学システム。 - 前記可変焦点距離光学組立体は、前記親レンズ組立体によって生じる樽型歪曲をなくす、請求項25記載の光学システム。
- 方法であって、
複数の互いに異なる焦点距離のところにシーンをそれぞれ描出した複数の像チャネルのうちの第1の像チャネルを表示するステップを含み、前記複数の像チャネルは、フレームレートを有し、各像チャネルは、それぞれの前記像チャネルのそれぞれの焦点距離を有する複数の順次像フレームを含み、前記複数の像チャネルは、光学システムによって同時に捕捉され、前記光学システムは、少なくとも1つの変形可能な光学素子を含む可変焦点距離光学組立体と光通信状態にある単一の像収集装置を含み、前記可変焦点距離光学組立体は、前記フレームレートのうちの単一のフレーム内の前記複数の互いに異なる焦点距離の各々で像を捕捉するよう動作でき、
焦点距離の変化を要求するビューワ入力を表すデータを受け取るステップを含み、
前記ビューワ入力に応答して、前記複数の像チャネルのうちの第2の像チャネルを表示のために提供するステップを含む、方法。 - ビューワ入力を表すデータを受け取る前記ステップは、特定の焦点距離を要求する前記ビューワ入力を表すデータを受け取るステップを含み、前記第2の像チャネルを提供する前記ステップは、前記ビューワ入力に応答して、前記第2の像チャネルを表示のために提供するステップを含み、前記第2の像チャネルは、前記特定の焦点距離のところに順次像フレームを含む、請求項35記載の方法。
- 前記光学システムによって前記複数の焦点距離の各々で前記像を捕捉して前記複数の像チャネルを生じさせるステップを更に含み、像の捕捉は、前記フレームレートよりも高いレートで行われる、請求項35記載の方法。
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