JP2021064941A - 撮影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】撮影装置を提供する。【解決手段】光を対象物に送信するように配置される光送信器と、反射された光を受信するように配置される光受信器と、光の送受信に基づいて駆動値を発生させるように配置されるプロセッサーと、焦点距離を有する調節可能なフォーカスレンズと、駆動値に基づいて調節可能なフォーカスレンズを駆動させて焦点距離を調整するように配置される駆動モジュールと、を備える撮影装置。【選択図】図１

Description

本発明は、撮影装置に関する。

医学的な教学や見学用のライブ放送を提供し、また将来の医療過誤の左証とする等の用途のために、手術用照明設備に撮影ユニットを装着して、それによって手術の過程を記録することは、一般的である。しかしながら、手術用照明設備に装着される撮影ユニットと手術部位との距離が大きく、且つ撮影ユニットの視線が医療者の頭部により遮られがちであるので、良好な撮像品質を維持しにくいという問題がよくある。

これに鑑みて、従来、眼鏡型の撮影設備があり、カメラが眼鏡構造に設けられており、手術を行う医師によりかけられるので、カメラが医師の視線に平行であるため、高品質の画像を記録することができる。一般的に、はっきりした画像を提供するように、このような撮影設備は、通常、比較的広角の視野角を採用し、且つ焦点を合わせる必要はない。しかしながら、このような作法によれば、画像における各部分を大体はっきりすることができるが、特定な部位を更に観察するように画像の一部を拡大する場合、拡大された部分が解像度の要素により制限され、画像の細部を明らかに示すことはできない。

そのため、如何に上記問題を解決可能な撮影装置を提出するかは、現在、業界が至急に研究・開発資源を投入して解決しようとする問題の一つである。

これに鑑みて、本発明の目的の一つは、上記問題を解決できる撮影装置を提出することにある。

上記目的を達成させるために、本発明の一実施形態によると、撮影装置は、光を対象物に送信するように配置される光送信器と、反射された光を受信するように配置される光受信器と、光の送受信に基づいて駆動値を発生させるように配置されるプロセッサーと、焦点距離を有する調節可能なフォーカスレンズと、駆動値に基づいて調節可能なフォーカスレンズを駆動させて焦点距離を調整するように配置される駆動モジュールと、を備える。

本発明の１つ又は複数の実施形態において、プロセッサーは、光の送受信に基づいて距離値を発生させるように配置され、また距離値に基づいて駆動値を発生させるように配置される。

本発明の１つ又は複数の実施形態において、調節可能なフォーカスレンズは、稼動範囲を有し、且つプロセッサーは、距離値が稼動範囲内にある場合のみに、距離値に基づいて駆動値を発生させるように配置される。

本発明の１つ又は複数の実施形態において、プロセッサーは、更に、電圧・被写界深度範囲対照表に基づいて駆動値を発生させて、距離値を実際的に駆動値の対応する被写界深度範囲の中央にするように配置される。

本発明の１つ又は複数の実施形態において、光受信器は、反射された光を受信すると、対応的に電気信号を発生させるように配置され、且つプロセッサーは、更に、電気信号におけるノイズをフィルタするように配置される。

本発明の１つ又は複数の実施形態において、調節可能なフォーカスレンズは、液体レンズである。

本発明の１つ又は複数の実施形態において、撮影装置は、指示光を対象物に送信するように配置される光指示モジュールを更に備える。

本発明の１つ又は複数の実施形態において、光指示モジュールは、指示光を送信するように配置される指示用光源と、指示光をフォーカシングするように配置されるフォーカスレンズと、を含む。

本発明の１つ又は複数の実施形態において、撮影装置は、調節可能なフォーカスレンズを介して対象物に関する画像を感知するように配置される画像センサーを更に備え、プロセッサーは、更に、指示光の画像での照射範囲に基づいて切り出し画像を発生させるように配置される。

本発明の１つ又は複数の実施形態において、撮影装置は、調節可能なフォーカスレンズを介して対象物に関する画像を感知するように配置される画像センサーを更に備える。

本発明の１つ又は複数の実施形態において、撮影装置は、調節可能なフォーカスレンズと画像センサーとの間に光学的に結合されるレンズ群を更に備え、画像は、レンズ群によって光学的に拡大して取得される。

以上をまとめると、本発明の撮影装置が光学的に拡大された視野角を採用し、また高速ダイナミクスオートフォーカス技術に合わせることで、使用者の撮像しようとする局所部位の画像を取得することができ、且つこの画像によってユーザがはっきり且つ高分解能な画像の細部を取得することができる。本発明の撮影装置は、光指示モジュールを更に備え、これにより、撮影装置の現在に撮影する位置が撮像しようとする部位であるかをユーザに便利に指示する。

上記は、単に本発明が解決しようとする課題、課題を解決するための手段、及び発明の効果等を説明するためのものであるが、本発明の具体的な細部については、下記の実施形態及び関連図面において詳しく説明する。

下記添付図面の説明は、本発明の上記及び他の目的、特徴、メリット、実施例をより分かりやすくするためのものである。
本発明の一実施形態による撮影装置を示す機能ブロック図である。 本発明の一実施形態による撮影装置の電圧値・被写界深度関係図を示す。 本発明の別の実施形態による撮影装置を示す機能ブロック図である。

以下、図面で本発明の複数の実施形態を開示し、明確に説明するために、多くの実際的な細部を下記叙述で合わせて説明する。しかしながら、理解すべきなのは、これらの実際的な細部が、本発明を制限するように適用されるものではない。つまり、本発明の実施例において、これらの実際的な細部は必要なものではない。また、図面を簡略化するために、ある従来慣用の構造及び素子は、図面において簡単で模式的に示される。

本発明の一実施形態による撮影装置１００を示す機能ブロック図である図１を参照されたい。図１に示すように、本実施形態において、撮影装置１００は、光送信器１１０と、光受信器１２０と、プロセッサー１３０と、調節可能なフォーカスレンズ１４０と、駆動モジュール１５０と、を備える。光送信器１１０は、光を対象物に送信するように配置される。光受信器１２０は、反射された光を受信するように配置される。プロセッサー１３０は、光の送受信に基づいて駆動値を発生させるように配置される。調節可能なフォーカスレンズ１４０は、焦点距離を有する。駆動モジュール１５０は、駆動値に基づいて調節可能なフォーカスレンズ１４０を駆動させて焦点距離を調整するように配置される。ある実施形態において、前記駆動値は電圧値であるが、本発明はこれに限定されない。

ある実施形態において、撮影装置１００は、画像センサー１７０と、レンズ群１８０と、を更に備える。画像センサー１７０は、調節可能なフォーカスレンズ１４０を介して対象物に関する画像を感知するように配置される。レンズ群１８０は、調節可能なフォーカスレンズ１４０と画像センサー１７０との間に光学的に結合される。

ある実施形態において、レンズ群１８０は、複数のレンズを含む。これらのレンズの機能は、光学的に拡大された撮像視野角を提供すると共に、長い被写界深度を有することにある。ある実施形態において、採用される画像センサー１７０の結晶粒界の各々は大きな画像感知面積を有することで、画像のノイズを除去する。

前記構造配置によると、本実施形態の撮影装置１００は、光学的に拡大された視野角を採用し、また高速ダイナミクスオートフォーカス技術に合わせることで、使用者の撮像しようとする局所部位の画像を取得することができ、且つこの画像によってユーザがはっきり且つ高分解能な画像の細部を取得することができる。

ある実施形態において、光送信器１１０はレーザ送信器であり、且つ光受信器１２０はレーザ受信器であるが、本発明はこれに限定されない。他の実施形態において、光送信器１１０は赤外線送信器であり、且つ光受信器１２０は赤外線受信器である。

ある実施形態において、駆動モジュール１５０は、駆動値によって調節可能なフォーカスレンズ１４０を駆動させるように配置される。具体的に、ある実施形態において、駆動モジュール１５０は、電圧発生ユニット１５１を含む。電圧発生ユニット１５１は、前記駆動値によって調節可能なフォーカスレンズ１４０を駆動させるように配置される。具体的に、電圧発生ユニット１５１は、前記駆動値に基づいて電圧を発生させて調節可能なフォーカスレンズ１４０を駆動させる。

ある実施形態において、プロセッサー１３０は、光送信器１１０が光を送信する時点と光受信器１２０が光を受信する時点に基づいて距離値を発生させる。例としては、プロセッサー１３０は、所定のアルゴリズムに基づいて光送信器１１０が光を送信する時点と光受信器１２０が光を受信する時点との時間差値に基づいて距離値をリアルタイムに算出することができる。他の実施形態において、プロセッサー１３０は、事前に設定された時間差・距離対照表に基づいて前記時間差値の対応する距離値を取得してもよい。

ある実施形態において、プロセッサー１３０は、更に、所定のアルゴリズムに基づいて距離値を対応する駆動値にリアルタイムに変換してよい。他の実施形態において、プロセッサー１３０は、更に、デフォルトの距離・電圧対照表に基づいて前記距離値の対応する駆動値を取得してもよい。ある実施形態において、調節可能なフォーカスレンズ１４０は、液体レンズである。液体レンズは、液体をレンズとして、液体の曲率を変えることで焦点距離を変える。プロセッサー１３０が前記駆動値を発生させた後で、電圧発生ユニット１５１は、この駆動値に基づいて対応する電圧を発生させて調節可能なフォーカスレンズ１４０に与え、つまり電圧を印加するように調節可能なフォーカスレンズ１４０の形状を変え、更にその焦点距離を変える。これにより、本実施形態の撮影装置１００は、機械装置により補助されずに、撮像しようとする対象物に自動的に適応することができ、両極電圧を変えて調節可能なフォーカスレンズ１４０の外形を修正するだけで、フォーカシング及びズーミングの目的を達成させることができる。従来のレンズに比べると、本実施形態の撮影装置１００は、小型で、低価格、低消費電力、高いズーミング速度、長寿命、良好な結像品質等のメリットを有する。

ある実施形態において、光受信器１２０は、反射された光を受信すると、対応的に電気信号を発生させることができる。プロセッサー１３０は、更に、電気信号におけるノイズをフィルタするように配置される。例としては、プロセッサー１３０の発生する距離値が瞬間的に激しく変わる（例えば、３０センチメートルから３センチメートルになる）場合、プロセッサー１３０は、この激しく変わった距離値を採用せずにフィルタすることができる。これにより、本実施形態の撮影装置１００は、調節可能なフォーカスレンズ１４０がノイズに応じてその焦点距離を調整することを防止することで、好適な使用者の体験を提供する。

ある実施形態において、調節可能なフォーカスレンズ１４０は、稼動範囲を有する。プロセッサー１３０は、距離値が稼動範囲内にある場合のみに、距離値に基づいて駆動値を発生させるように配置される。例としては、調節可能なフォーカスレンズ１４０は、約４センチメートル〜約２００センチメートルの稼動範囲を有する。プロセッサー１３０の発生する距離値が３センチメートルよりも小さくなると、調節可能なフォーカスレンズ１４０の調整可能な焦点距離の下限を超えたため、プロセッサー１３０は、距離値に基づいて駆動値を発生させる必要はない。プロセッサー１３０の発生する距離値が２００センチメートルよりも大きくなると、調節可能なフォーカスレンズ１４０の調整可能な焦点距離の上限を超えたため、プロセッサー１３０も、距離値に基づいて駆動値を発生させる必要はない。これにより、本実施形態の撮影装置１００は、必要な場合のみに調節可能なフォーカスレンズ１４０を駆動させてその焦点距離を調整してよいので、消費エネルギーを低減して部品の使用寿命を延ばす。

本発明の一実施形態による撮影装置１００の電圧値・被写界深度関係図を示す図２を参照されたい。図２に示すように、本実施形態の撮影装置１００の撮像する対象物としてリンゴを例に説明する。プロセッサー１３０が距離値を発生させた後で、電圧発生ユニット１５１が電圧値Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３の何れによって調節可能なフォーカスレンズ１４０を駆動させてもリンゴを被写界深度範囲Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３内に位置させることができるようにして、何れもはっきりしたリンゴ画像を取得することができる。しかしながら、図２に示すように、距離の検出で微小に変動する場合、リンゴが被写界深度範囲Ｄ１、Ｄ３を超えやすいので、明らかに電圧値Ｖ２は好適な選択である。そのため、ある実施形態において、プロセッサーの発生する電圧値Ｖ２によって、距離値を実際的に被写界深度範囲Ｄ２の中央に位置させることができる。実際の適用において、撮影装置１００の完璧した電圧・被写界深度範囲対照表は、上記原則に基づいて実験的な試験によって取得されることができる。

本発明の別の実施形態による撮影装置２００を示す機能ブロック図である図３を参照されたい。図１に示す実施形態に比べると、本実施形態に係る撮影装置２００は、光指示モジュール１６０を更に含む。光指示モジュール１６０は、指示光を対象物に送信するように配置される。具体的に、ある実施形態において、光指示モジュール１６０は、指示用光源１６１と、フォーカスレンズ１６２と、を含む。指示用光源１６１は、指示光を送信するように配置される。フォーカスレンズ１６２は、指示光をフォーカシングするように配置される。指示光がフォーカスレンズ１６２によりフォーカシングされた後でビーム角度が小さいため、フォーカシングの探照（ｓｅａｒｃｈｌｉｇｈｔｉｎｇ）の效果を有し、これにより、撮影装置２００の撮像する位置は所定の位置（例えば、手術部位）であるかをユーザに便利に指示する。

ある実施形態において、指示用光源１６１は発光ダイオードであるが、本発明はこれに限定されない。実際的に適用される場合、他の類似な光源に取り替えられてもよい。

ある実施形態において、焦点合わせ誤差を低減させるように、光送信器１１０の送信する光は、撮影装置２００の撮像方向と実際的に同一である方向に沿って照射してよい。ある実施形態において、指示誤差を低減させるように、フォーカシングされた指示光は、撮影装置２００の撮像方向と実際的に同一である方向に沿って照射してよい。

ある実施形態において、プロセッサー１３０は、更に、指示光の画像での照射範囲に基づいて切り出し画像を発生させるように配置される。例としては、指示光の画像センサー１７０の撮像する原始画像での照射範囲は、原始画像の面積の約３０%を占める。プロセッサー１３０により処理された後で、指示光は、切り出し画像における照射範囲において切り出し画像の面積の約７０%を占め、且つ大体切り出し画像の中央に位置する。被撮影対象物が近すぎる場合、指示光の原始画像での照射範囲は下方に偏り、この場合、切り出し画像の切り出し範囲も下方へ移動するので、指示光の照射範囲が依然として大体切り出し画像の中央にある。これにより、本実施形態の撮影装置２００は、指示光の照射範囲に応じて、この照射範囲の対応するはっきりした画像を自動的に生じることができる。また、説明すべきなのは、上記切り出し処理を行うために、画像センサー１７０のサイズ（感光範囲）を、表示又は保存しようとする画像範囲よりも大きくしなければならない。

以上の本発明の具体的な実施形態についての詳細な記述によると、本発明の撮影装置が光学的に拡大された視野角を採用し、また高速ダイナミクスオートフォーカス技術に合わせることで、使用者の撮像しようとする局所部位の画像を取得することができ、且つこの画像によってユーザがはっきり且つ高分解能な画像の細部を取得することができることは、明らかに判明される。本発明の撮影装置は、光指示モジュールを更に備え、これにより、撮影装置の現在に撮影する位置が撮像しようとする部位であるかをユーザに便利に指示する。

本発明は、実施形態で前記の通りに開示されたが、それらに限定されなく、当業者であれば、本発明の精神や範囲から逸脱しない限り、多様の変更や修飾を加えてもよく、従って、本発明の保護範囲は、後の特許請求の範囲で指定した内容を基準とするものである。

１００、２００：撮影装置
１１０：光送信器
１２０：光受信器
１３０：プロセッサー
１４０：調節可能なフォーカスレンズ
１５０：駆動モジュール
１５１：電圧発生ユニット
１６０：光指示モジュール
１６１：指示用光源
１６２：フォーカスレンズ
１７０：画像センサー
１８０：レンズ群
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３：被写界深度範囲
Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３：電圧値

Claims (8)

1. 光を対象物に送信するように配置される光送信器と、
   反射された前記光を受信するように配置される光受信器と、
   前記光の送受信に基づいて駆動値を発生させるように配置されるプロセッサーと、
   焦点距離を有する調節可能なフォーカスレンズと、
   前記駆動値に基づいて前記調節可能なフォーカスレンズを駆動させて前記焦点距離を調整するように配置される駆動モジュールと、
   指示光を前記対象物に送信するように配置される光指示モジュールと、
   前記調節可能なフォーカスレンズを介して前記対象物に関する画像を感知するように配置される画像センサーと、
   を備え、
   前記プロセッサーは、更に、前記指示光の前記画像での照射範囲に基づいて切り出し画像を発生させて、前記照射範囲を前記切り出し画像の中央にするように配置される撮影装置。
2. プロセッサーは、前記光の送受信に基づいて距離値を発生させるように配置され、また前記距離値に基づいて前記駆動値を発生させるように配置される請求項１に記載の撮影装置。
3. 前記調節可能なフォーカスレンズは、稼動範囲を有し、且つ前記プロセッサーは、前記距離値が前記稼動範囲内にある場合のみに、前記距離値に基づいて前記駆動値を発生させるように配置される請求項２に記載の撮影装置。
4. 前記プロセッサーは、更に、電圧・被写界深度範囲対照表に基づいて前記駆動値を発生させて、前記距離値を実際的に前記駆動値の対応する被写界深度範囲の中央にするように配置される請求項２に記載の撮影装置。
5. 前記光受信器は、反射された前記光を受信すると、対応的に電気信号を発生させるように配置され、且つ前記プロセッサーは、更に、前記電気信号におけるノイズをフィルタするように配置される請求項１〜４の何れか１項に記載の撮影装置。
6. 前記調節可能なフォーカスレンズは、液体レンズである請求項１〜５の何れか１項に記載の撮影装置。
7. 前記光指示モジュールは、
   前記指示光を送信するように配置される指示用光源と、
   前記指示光をフォーカシングするように配置されるフォーカスレンズと、
   を含む請求項１に記載の撮影装置。
8. 前記調節可能なフォーカスレンズと前記画像センサーとの間に光学的に結合されるレンズ群を更に備え、前記画像は、前記レンズ群によって光学的に拡大して取得される請求項１〜７の何れか１項に記載の撮影装置。

Images