JP2022537315A - 自動モジュール式照明及び配備のためのシステム及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光の様々な放射を発するように動作可能な照明システムを提供する。【解決手段】複数の照明アセンブリ、及び手術領域の複数のフィールドで画像データを捕捉するように構成された複数の撮像装置を制御するためのシステムは、拡張された配置と折り畳みされた配置との間で延在するように構成された複数のリンケージを含む折り畳み式アーマチュアを備えている。拡張された配置は、複数の照明アセンブリを第１間隔に位置付け、折り畳みされた配置は、複数の照明アセンブリを第２間隔に位置付ける。コントローラは、所定の第１間隔に基づいて複数の照明アセンブリの光源からの光放射を制御し、視野内の少なくとも１つの物体を検出し、複数の照明アセンブリを制御して少なくとも１つの物体を照明するように構成されている。【選択図】図４

Description

本開示は、概して照明システムに関し、より具体的には、コンピュータビジョンを実施するように構成されたポータブル照明システムに関する。

本発明の一態様では、複数の照明アセンブリ、及び手術領域（作動領域）の複数のフィールドで画像データを捕捉するように構成された複数の撮像装置を制御するためのシステムが開示される。システムは、拡張された配置と折り畳みされた配置との間で延在するように構成された複数のリンケージを有する、折り畳み式アーマチュアを備えている。拡張された配置は、複数の照明アセンブリを第１間隔に位置付け、折り畳みされた配置は、複数の照明アセンブリを第２間隔に位置付ける。コントローラは、手術領域内の複数の撮像装置の複数の視野から画像データを受信し、所定の第１間隔に基づいて、拡張された配置における複数の照明アセンブリの各々の向きを制御するように構成されている。コントローラは、向きに基づいて各照明アセンブリからの光放射の方向を制御し、視野内の少なくとも１つの物体を検出し、複数の照明アセンブリを制御して少なくとも１つの物体を照明するように構成されている。

本発明の別の態様では、ポータブル照明システムが開示される。システムは、手術領域（作動領域）に光放射を放射するように構成された複数の照明モジュールを有する照明アレイを備えている。照明アレイは、複数の軸の周りに光放射の方向を調整するように構成されている。システムは更に、複数の照明モジュールの各々と接続する折り畳み式アーマチュアを備えている。折り畳み式アーマチュアは、複数の照明モジュールが第１空間構成で配置される拡張された配置と、複数の照明モジュールが第２空間構成で配置される折り畳みされた配置との間を延在するように構成されている。折り畳み式アーマチュアと接続する少なくとも１つの撮像装置は、手術領域に向けられた視野内の画像データを捕捉するように構成されている。システムは更に、画像データを処理し、少なくとも１つの物体を検出し、複数の照明モジュールを制御して、手術領域内の複数の場所で少なくとも１つの物体を照明するように構成されたコントローラを備えている。光放射の方向、及び光放射によって衝突される手術領域内の対応する位置は、第１空間構成によって設定された複数の照明モジュールの所定の関係に基づいて、コントローラによって調整される。

モジュール式照明装置が開示される。システムは、手術領域（作動領域）に光放射を放射するように構成された複数の照明モジュールを有する照明アレイを備えている。照明アレイは、複数の軸の周りに光放射の方向を調整するように構成されている。折り畳み式アーマチュアは、複数の照明モジュールの各々と接続している。折り畳み式アーマチュアは、複数の照明モジュールが第１空間配置で配置される拡張された配置と、複数の照明モジュールが第２空間配置で配置される折り畳みされた配置との間を延在するように構成されている。複数の撮像装置が、複数の照明モジュールと接続している。撮像装置は、手術領域を通して分散された複数の視野内の画像データを捕捉するように構成されている。システムは、複数の撮像装置からの画像データを処理し、手術領域内の少なくとも１つの物体の位置を識別し、複数の照明モジュールの第１空間配置及び手術領域内の撮像装置の視野の対応する位置に基づいて、視野内の手術領域内の少なくとも１つの物体の位置を検出するように構成されたコントローラを更に備えている。コントローラは更に、複数の照明モジュールを制御して、画像データ内で識別される位置の少なくとも１つの標的領域を照明するように構成されている。光放射の方向及び光放射によって衝突される手術領域内の位置は、第１空間配置によって設定された複数の照明モジュールの所定の関係に基づいて、コントローラによって調整される。

本発明の装置のこれら及びその他の特徴、利点、及び目的は、以下の明細書、特許請求の範囲、及び添付図面を調べる際に、当業者によって更に理解及び認識される。

ここで、以下の図面を参照しながら本発明を説明する。

図１は、照明システムを有するドローン又は無人航空装置（ＵＡＤ）の投影図である。 図２は、第１の構成で動作している照明システムを有するドローンのグループの投影図である。 図３は、第２の構成で動作している照明システムを有するドローンのグループの投影図である。 図４は、一例として、折り畳み式アーマチュア上に配備された照明システムの投影図である。 図５Ａは、拡張された又は展開された配置で折り畳み式アーマチュア上に展開された照明システムの投影図である。 図５Ｂは、折り畳みされた輸送配置において折り畳み式アーマチュア上に配備された照明システムの投影図である。 図６Ａは、拡張された又は展開された配置で折り畳み式アーマチュア上に展開された照明システムの側面図であり、図６Ｂは、中間配置の折り畳み式アーマチュア上に配備された照明システムの側面図であり、図６Ｃは、折り畳みされた輸送配置における折り畳み式アーマチュア上に配備された照明システムの側面図である。 図７Ａは、拡張された又は展開された配置で折り畳み式アーマチュア上に展開された照明システムの上面図である。 図７Ｂは、中間配置の折り畳み式アーマチュア上に配備された照明システムの上面図である。 図７Ｃは、折り畳みされた輸送配置における折り畳み式アーマチュア上に配備された照明システムの上面図である。 図８は、関節式ヘッドアセンブリを有する照明システムの概略図である。 図９は、協調照明システムのブロック図である。 図１０は、本開示によるドローン制御システムのブロック図である。

本明細書での説明の目的で、「上側」、「下側」、「右」、「左」、「背面」、「正面」、「垂直」、「水平」といった用語、及びそこから派生したものは、図１で方向付けられたように本発明に関連するものとする。別途定めがない限り、「前」という用語は、ディスプレイミラーの意図された観察者に近い構成要素の面を指すものとし、「後」という用語は、ディスプレイミラーの意図された観察者から遠い構成要素の面を指すものとする。ただし、本発明が様々な代替の向きを取ってもよいことは理解されるべきであるが、それと反することを明示的に指定する場合は除かれる。また、当然のことながら、添付した図面に図示し、以下の明細書に記載した特定の装置及びプロセスは、添付した特許請求の範囲に規定された発明の概念の単なる例示的な実施形態にすぎない。よって、特許請求の範囲でそうでないことが明示的に述べられていない限り、本明細書で開示された実施形態に関連する具体的な寸法及びその他の物理的特性は、限定とはみなされない。

用語「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、又は他の変形は、非排他的包含にわたるように意図されており、要素のリストを備えるプロセス、方法、物品、又は装置が、これらの要素のみを備えるのではなく、明示的に列挙されていないか、又はこのようなプロセス、方法、物品、又は装置に固有の他の要素を含み得る。「．．．を含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ ａ．．．）」によって始められる要素は、さらなる制約を受けずに、その要素を備えるプロセス、方法、物品、又は装置において、追加的の同一要素の存在を除外しない。

本開示は、協調照明システムの様々な実施例を提供する。本開示は、粗い地形における移動標的の照明、及びポータブル照明又は移動照明を必要とし得る様々な静的照明の例に対処する。幾つかの実施例では、開示されたシステムは、医療及び歯科検査、輸送可能な実験室、又は照明用途のための輸送可能な手術室として実装され得る。様々な実施例では、本開示は、物体の追跡及び照明、並びに均一な照明のポータブル又は輸送可能な用途を提供する。

図１乃至図３を参照すると、協調照明システム１００は、複数のドローン１０２に接続して示される。図示するように、ドローン１０２の各々は、フレーム１０４を備えている。ドローン１０２のフレーム１０４又は本体は、様々な軽量且つ剛性材料で形成され得る。こうした材料の例には、アルミニウム、航空機用スチール、グラフェン、炭素繊維などが含まれ得る。ドローン１０２のフレーム１０４は、ドローン１０２の推進システム１０６をペイロード１０８に接続するように構成され得る。従って、フレーム１０４は、本体１１０、支持アーム１１２、及び推進ユニット１１４を相互接続して、ドローン１０２を形成し得る。推進ユニット１１４は、ペイロード１０８を支持及び輸送するのに十分な揚力を生成するように構成された揚力プロペラに対応し得る。従って、ドローン１０２は、空中に吊るされたペイロード１０８を位置付けて輸送するように構成され得る。ドローン１０２、対応する制御システム、及び本開示の関連する態様のさらなる詳細な考察は、図１０を参照して更に論じられる。

ドローン１０２のペイロード１０８は、協調照明システム１００の一部を形成し得る、照明アセンブリ１２０を備え得る。図１に示す例では、照明アセンブリ１２０は、視野１２５内の画像データを捕捉するように構成された１つ又は複数の撮像装置１２４を備え得る。撮像装置１２４は、位置決めアセンブリ１２６を介して照明アセンブリ１２０内に位置付けられてもよく、又は照明アセンブリ１２０に連結され得る。撮像装置１２４は、電荷結合デバイス（ＣＣＤ）撮像装置、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）撮像装置、その他のタイプの撮像装置及び／又はそれらの組み合わせであり得る。様々な実施例によると、撮像装置１２４は、照明アセンブリ１２０から放射された光をコリメート及び／又は収束するための１つ又は複数のレンズを備え得る。

照明アセンブリ１２０は、光の１つ又は複数の放射１３２を出力するように構成された１つ又は複数の光源１３０を備え得る、様々な構成で実装され得る。ペイロード１０８に柔軟性を提供するために、照明アセンブリ１２０は、ドローン１０２に選択的に接続され得るモジュール型装置として実装され得る。更に、図４乃至図７を参照して後述するように、照明アセンブリ又は複数の照明アセンブリ１２０は、折り畳み可能な支持式リンケージアセンブリによって支持され得る。従って、照明アセンブリの変形、及び対応する関節及び位置決めの幾何学的形状は、本明細書で論じる方法及びシステムによって支持されることが理解される。複数の位置決め軸を有する照明アセンブリの例は、図１０を参照して更に論じられる。

図１に示すように、照明アセンブリ１２０は、撮像装置１２４の視野１２５に投影された手術領域（作動領域）１３４を照明するように構成され得る。放射１３２は、赤外線から紫外線までの範囲であり、波長の可視スペクトルを含んでもよい、光の様々な波長において、１つ又は複数の光源１３０から放射され得る。幾つかの実施形態では、検出放射１３２は、赤外線（例えば、近赤外線、赤外線、及び／又は遠赤外線）として放射され得る。他の実施形態では、可視光は、放射１３２として放射されて、手術領域１３４を照射し得る。従って、照明アセンブリ１２０は、手術領域１３４内の均一な照明を含む様々な照明動作を提供するために柔軟に適用され得る。更に、本明細書で論じるシステムは、物体検出、認識、追跡、在庫、及び様々な他の視覚関連用途を含む、機械視覚の様々な用途に対するサポートを提供し得る。本明細書に記述された照明アセンブリ及びシステムによって実施され得る照明方法及び関連システムの詳細な例は、米国特許第１０，２４０，７５１Ｂ２号の「照明のシステム及び方法」において提供され、その開示は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

様々な実施例では、照明アセンブリ１２０は、１つ又は複数のアクチュエータ１４０を制御することによって光源１３０の投影方向を調整し得る、１つ又は複数の位置決めアセンブリ１２６から位置付けられてもよく、又は吊るされていてもよい。従って、位置決めアセンブリ１２６は、独立して又は任意の組み合わせで回転及び／又は並進移動するように構成され得る。示されるように、システム１２２は、第１位置決め機構及び第２位置決め機構を備えている。概して、本明細書で論じる位置決めアセンブリ１２６は、光源１３０から放射される、１つ又は複数の光放射１３２の方向を制御するように構成され得る。本明細書において示され、更に考察されるように、光源１３０並びに位置決めアセンブリ１２６の各々は、照明コントローラ１５０と通信してもよく、これは１つ又は複数の光放射１３２の方向を制御するように構成され、手術領域１３４を照明し得る。

様々な実施形態では、１つ又は複数の位置決めアセンブリ１２６は、１つ又は複数のアクチュエータ１４０ａ及び１４０ｂの移動（例えば、回転作動）に応答して操作又は調整され得る、１つ又は複数のジンバル式アームを備え得る。この構成では、コントローラ１５０は、アクチュエータ１４０ａ及び１４０ｂの各々を制御するように構成され、照明アセンブリ１２０の向き、及び光源１３０からの放射１３２の対応する方向を操作し得る。このように、位置決めアセンブリ１２６は、第１軸１５４ａ及び第２軸１５４ｂを中心とする照明アセンブリ１２０の回転を制御し得る。照明アセンブリ１２０のこうした操作によって、コントローラ１５０が光源１３０を方向付けて手術領域１３４を選択的に照明することが可能となり得る。

位置決めアセンブリ１２６及びアクチュエータ１４０ａ及び１４０ｂは、本明細書で論じるように、１つ又は複数の電気モーター（例えば、サーボモーター、ステッピングモーターなど）に対応し得る。従って、位置決めアセンブリ１２６（例えば、アクチュエータ１４０）の各々は、照明モジュールを３６０度、又は照明アセンブリ１２０若しくは照明モジュール、照明アセンブリ１２０を支持し得る他の支持構造の境界の制約内で、回転させるように構成され得る。コントローラ１５０は、照明アセンブリ１２０のモーター又はアクチュエータ１４０を制御して、放射又は複数の協調された光放射１３２を方向付けて、手術領域１３４を照射し得る。照明アセンブリ１２０を所望の位置を標的とするように正確に方向付きするために、コントローラ１５０を較正して、照明アセンブリ１２０の位置を、本明細書で論じられるように、共有グリッド又は作業エンベロープ内の標的位置に制御し得る。

図２及び図３は、組織化された形成物２０２で手術領域１３４の上方に浮かぶドローン１０２の複数又は群れを示している。ここで図１、図２、及び図３を参照すると、ドローン１０２ａ、１０２ｂ、及び１０２ｃの各々は、位置及び飛行情報を交換して、形成物２０２を形成するための間隔及び相対的位置決めを制御し得る。追加のドローン又は重複装置が図に示され得るが、一部の参照番号は省略され、同じ参照番号は、明快さのために同じ要素に使用される。一部の実施では、ドローン１０２の各々は、形成物２０２の１つ又は複数の隣接するドローン（例えば、１０２ａ及び１０２ｂ）の近接を検出するように構成され得る、周辺センサ２０４を備えてもよい。周辺センサ２０４は、超音波、画像センサ、レーダーセンサ、又はその他の形態の近接センサを備えるがこれに限定されない、１つ又は複数の近接センサに対応し得る。このようにして、ドローン１０２の各々のコントローラは、隣接するドローンの相対的な位置及び間隔を監視し、形成物２０２を維持するために位置を調整し得る。

ドローン１０２は、ドローン１０２の各々が無線で通信して動作を調整することができるように、通信インターフェイスを更に備えてもよい。ドローン１０２の間の無線通信は、形成物２０２が正確に維持され得るように、間隔及び向きの相互制御を提供し得る。例えば、幾つかの実施例では、ドローン１０２のコントローラは、メッシュネットワークを介して互いに直接通信してもよく、又は中央コントローラ若しくはルーターを介して通信し得る。ドローン制御システム２１０及び対応するコントローラ及び通信インターフェイスは、図１０を参照して詳細に論じられる。

図１を参照して論じるように、ドローン１０２は、照明アセンブリ１２０の形態でペイロード１０８と連結し、且つペイロード１０８とインターフェイスするように構成され得る。示されるように、形成物２０２の中のドローンの各々は、照明アセンブリ１２０の１つと接続している。こうした実装では、ドローン制御システム２１０は、照明コントローラ１５０と通信して、光源１３０から出力される光放射１３２の位置を制御して、手術領域１３４を協調して照射し得る。例えば、形成物２０２によって提供されるように、ドローン１０２の各々の間に監視され、制御された間隔Ｓに基づいて、対応するドローン１０２と接続する照明アセンブリ１２０の各々の照明コントローラ１５０は、放射１３２を調整してもよく、その結果、結合された放射２２０は、対応するドローン１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄ、１０２ｅ、１０２ｆの各々の複数の光源１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃ、１３０ｄ、１３０ｅ、１３０ｆの各々の間の協調照明を提供するように制御され得る。

光源１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃ、１３０ｄ、１３０ｅ、１３０ｆの各々から放射される協調照明を提供するために、照明コントローラ１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃ、１５０ｄ、１５０ｅ、１５０ｆは、対応するドローン制御システム２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃ、２１０ｄ、２１０ｅ、２１０ｆの各々の相対位置及び間隔情報を受信するように構成され得る。このようにして、照明コントローラ１５０は、照明アセンブリ１２０の光源１３０からの放射１３２の相対的原点が決定又は既知であり得るように、形成物２０２の相対的間隔及び構成を決定し得る。従って、照明コントローラ１５０は、放射１３２の各々の軌道を計算して、手術領域１３４を、手術領域１３４の所望の領域又はエリアを照明する、協調したパターン又は形状で照射し得る。

例えば、図２に示すように、手術領域の第１部分２２２は、放射１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃなどから放射される組み合わされた光によって照射される。図３は、放射１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃなどから放射される組み合わされた光によって照射される、手術領域１３４の第２部分３０２を示している。第１部分２２２は、光源１３０からの放射１３２を手術領域１３４上に拡散することによって、第２部分３０２よりも大きな手術領域１３４の表面積又は領域を照明する。照明アセンブリ１２０をこのように配置するために、照明コントローラ１５０は、コントローラ１５０の各々に組み込まれた中央制御システム又は分散制御システムを介して、光源１３０の向きを調整し得る。この構成では、コントローラ１５０の各々は、アクチュエータ１４０の向き、及び照明アセンブリ１２０の対応する位置を識別するように構成され得る。この情報に基づいて、システム１０は、放射１３２の各々の組み合わされた照明パターン又は照明範囲をマップするように構成され得る。このように、照明アセンブリ１２０は、協調照明システム１００に対して提供され、本明細書で論じるように、光の様々な放射を発するように動作可能な、スケーラブル（ｓｃａｌａｂｌｅ）な動的照明システムを提供し得る。

前述したように、照明アセンブリ１２０の各々は、１つ又は複数の撮像装置１２４を備え得る。例示的な実施形態では、照明コントローラ１５０は、対応する視野１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃ、１２５ｄ、１２５ｅ、及び１２５ｆの各々で捕捉された画像データを処理して、接続されるドローン（例えば、１０２ａからの１３２ａ）及び隣接する放射１３２ｂ、１３２ｄ、及び１３２ｅの各々から出力される対応する光放射１３２の各々の範囲を識別するように構成され得る。このようにして、照明コントローラ１５０は、組み合わせた放射の照射パターン（例えば、１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｄ、及び１３２ｅ）に基づいて放射１３２の焦点又は範囲を調整して、放射１３２が、手術領域１３４の標的部分を照射して、第１部分２２２の分布した均一な照射、第２部分３０２の集束した一貫した照射、又は様々なパターン若しくは変形における協調された照明を提供し得る。更に、照明アセンブリ１２０の数、及び放射１３２の割合又は光度は、様々なパターン又は構成で手術領域１３４を照明するようにスケールされ得る。

手術領域の部分２２２、３０２の照明に加えて、照明コントローラ１５０は更に、画像データを処理して、照明を妨害する障害物を識別し得る。こうした実施形態では、照明アセンブリ１２０の各々のコントローラ１５０は、障害物を検出し、互いに通信して、手術領域１３４を照明するように照明アセンブリ１２０を調整するための最良の応答を識別するように構成され得る。障害物の識別は、画像データ内の物体の検出に基づいてもよい。例えば、第１照明アセンブリ１２０ａからの第１放射１３２ａがブロックされるか、又は標的領域に到達できない場合、照明コントローラ１５０ａは、不一致に基づく障害物又は対応する第１視野１２５ａで識別された物体を識別し得る。障害物の識別に応答して、追加の照明アセンブリ（例えば、１２０ｂ、１２０ｄ）を制御して、第１放射１３２ａによる照明を標的とした手術領域１３４の一部分を照射し得る。このように、協調照明システム１００は、手術領域１３４の一貫した照明を提供し得る。

障害の検出及び放射１３２からの照明の検証に関連して論じた実施例では、照明コントローラ１５０は、放射１３２の各々の焦点又は直径並びに放射１３２の向き及び軌道を調整するように構成され得る。例えば、照明アセンブリ１２０の各々は、放射１３２の焦点を調整するように構成された焦点レンズ及び調整機構を備えてもよく、その結果、各々が手術領域１３４の所望の部分を照射し得る。更に、照明コントローラ１５０は、手術領域１３４の表面に衝突し得る放射１３２の各々の位置の変化を検出する。例えば、第１照明コントローラ１５０ａが、第２放射１３２ｂが、第１視野１２５ａで捕捉された画像データに基づいて、及び／又はドローン制御システム２１０を介して識別された予想外の又は意図しない位置の変化に基づいて移動していることを識別する場合、照明システム１００は、照明アセンブリ１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄ、１２０ｅ、１２０ｆを制御して、第２照明アセンブリ１２０ｂの第２放射１３２によって照明される、又は照明されるよう意図された領域を照明することができる。このように、照明アセンブリ１２０の各々のコントローラ１５０は、放射１３２の軌道を調整して、１つ又は複数の光源１３０の変動を補正し得る。

図４、図５、図６、及び図７は、折り畳み式アーマチュア４００で実装された、協調照明システム１００の様々な実施例を示している。明確にするために、各々の図で示される折り畳み式アーマチュア４００は、以下（図４に示す第１支持フレーム４００ａ、図５Ａ及び図５Ｂに示す第２支持フレーム４００ｂ、図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃに示す第３支持フレーム４００ｃ、図７Ａ及び図７Ｂに示す第４支持フレーム４００ｄ）のように言及され得る。折り畳み式アーマチュア４００を明確に記述するために、各実施の類似した態様がまず説明される。図に示すように、明確にするために、多数の二重参照番号が省略される。即ち、同じ構造及び要素のサンプルのみが、参照番号が関連する構造をマスクしないように図中でラベル付けされる。しかしながら、図の各々の構造は、それらが容易に識別され得るように明確に標識される。

概して、折り畳み式アーマチュア４００は、前述のように、ドローン１０２の位置決めと類似の動作を提供し得る。例えば、折り畳み式アーマチュア４００の各々は、複数のジョイント４０４を介して互いに相互接続される複数のリンケージ４０２を備えてもよい。リンケージ４０２は、金属合金、ファイバーガラス、炭素繊維、及び／又は硬質ポリマー材料を備えている、構造的に剛性材料で構築され得るが、これに限定されるものではない。ジョイント４０４は、同様に剛性材料で構築され得、図５Ａに示される回転矢印５０２によって示されるように、及び参照番号４０６によって参照されるように、少なくとも１つの軸の周りの回転を提供し得る。この構成では、折り畳み式アーマチュア４００の各々は、拡張された配置４０８及び折り畳みされた配置４１０に延在するように構成され得る。従って、折り畳み式アーマチュア４００の各々は、照明システム１００が手術領域１３４の便利で効果的な照明を提供し得るように、拡張された配置４０８の支持体４１２又はハンガーによって支持構造から吊るされ得る。

図４、図５Ａ、図６Ａ、及び図７Ａに示すように、折り畳み式アーマチュア４００は、拡張された配置４０８に示される。この配置では、照明アセンブリ１２０は、グリッド又は所定の幾何学的配置に配置され、対応する照明コントローラ１５０の各々にプログラムされる。即ち、リンケージ４０２の各々の長さ及び拡張された配置４０８の間隔に基づいて、照明コントローラ１５０の各々の関係及び第１間隔又は空間的な関係を固定してもよく、その結果、照明アセンブリ１２０間の寸法関係は、対応する支持フレーム４００ａ、４００ｂ、４００ｃ、４００ｄ、４００ｅの配置に基づいて予め決定される。従って、照明アセンブリ１２０の各々の第１間隔及び寸法関係又は相対位置、並びに関連する撮像装置１２４の各々の位置は、拡張された配置４０８における折り畳み式アーマチュア４００の配置に基づいて、予め決定され、且つ固定され得る。従って、拡張された配置４０８では、照明アセンブリの間隔又は空間的な関係及び配置は、照明コントローラ１５０にプログラムされてもよく、その結果、較正が不要であり、照明システム１００のセットアップが促進される。

照明アセンブリ１２０及び撮像装置１２４の所定の又は固定された配置に基づいて、コントローラ１５０は、手術領域１３４を表す画像データがシステム１００によって一貫して捕捉及び監視されるように、画像データを同時又は迅速順序で処理するよう構成され得る。従って、システム１００は、複数の視野１２５からの画像データを処理して、手術領域１３４の複合ビューを形成し得る。複合ビュー、又はより一般的には、視野１２５に取り込まれた組み合わされた画像データの関係は、拡張された配置４０８のアーマチュア４００と接続する撮像装置１２４の間隔に基づいて、事前に決められてもよい。例えば、コントローラ１５０は、撮像装置１２４の視野１２５の各々の位置の関係がコントローラ１５０にプログラムされるようにプログラムされ得る。このようにして、コントローラ１５０は、視野１２５の各々の画像データを捕捉し、共有グリッド又は作業エンベロープの中の様々な物体の相対位置を識別してもよく、その結果、視野１２５の各々の物体の位置が、手術領域１３４の任意の部分のコントローラ１５０の間で識別され得る。

図４に示すように、拡張された配置４０８の第１フレーム４００ａに関連付けられる所定の間隔は、第１軸間隔４１６及び第２軸間隔４１８として示され、第１軸間隔４１６と整列した第１軸は、第２軸間隔４１８と整列した第２軸に垂直に配置される。更に、折り畳み式アーマチュア４００の各々は、第１軸及び第２軸に対して垂直であり得る、第３軸に沿って延在する平面に沿って照明アセンブリ１２０を配置するように構成され得る。例えば、第１軸、第２軸、及び第３軸は、各々ｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸に対応し得る。

幾つかの実施形態では、照明アセンブリ１２０の間隔及び整列は、図示されるように整列され、均等に分布されなくてもよい。例えば、リンケージ４０２の幾何学的形状は、照明アセンブリ１２０の配置が手術領域１３４上に均等に分布しないように変化し得る。しかしながら、照明コントローラ１５０が、設置時に較正を必要とすることなく、手術領域１３４の体系的且つ協働的な照明を提供するために、照明アセンブリ１２０の協調的な制御を提供するように、予め構成され、及び較正され得るように、照明アセンブリ１２０の各々の間の寸法関係は、拡張された配置４０８で固定又は予め決定されていてもよい。このようにして、折り畳み式アーマチュア４００は、撮像装置１２４を有する照明アセンブリ１２０の間隔及び相対的アライメントを維持するか、又は設定するよう構成された機械的参照構造を提供し得る。このように、本明細書で論じる照明システム１００は、縮小された割合又は折り畳みされた配置４１０によって提供される第２間隔と組み合わせた、設置の容易さ及び速度の結果として、ポータブル照明に特に有用であり得る。

本明細書で論じるように、折り畳み式アーマチュア４００の配置、及び照明アセンブリ１２０間の所定の間隔及び関係は、物体追跡、認識、追跡、及び様々な機械視覚用途をサポートするために、撮像装置１２４の協調的な動作を更に提供し得る。更に、撮像装置１２４によって捕捉された画像データは、光源１３０から手術領域１３４内に投影された光に基づいて調整又は強化され得る。例えば、照明コントローラ１５０は、１つ又は複数の光源１３０からの放射１３２を調整して、紫外線から赤外線までの範囲であってもよく、且つ波長の可視スペクトルを含んでもよい、様々な波長の光を含み得る。幾つかの実施形態では、検出放射１３２は、赤外線（例えば、近赤外線、赤外線、及び／又は遠赤外線）として放射され得る。他の実施形態では、可視光は、放射１３２として放射されて、手術領域１３４を照射し得る。従って、照明アセンブリ１２０は、手術領域１３４内の均一な照明を含む様々な照明動作を提供するために柔軟に適用され得る。

ここで図４、図５Ａ、及び図５Ｂを参照すると、第１フレーム４００ａ及び第２フレーム４００ｂは同じ構成を共有するが、異なる数の照明アセンブリ１２０及び対応するフレーム割合を含む。図４及び５Ａに示すように、拡張された配置４０８は、第１軸間隔４１６及び第２軸間隔４１８を有する照明アセンブリ間の均等な間隔を提供する。折り畳みされた配置４１０では、第１軸間隔は第２軸間隔に減少し、照明アセンブリ１２０が折り畳み式アーマチュア４００から取り除かれる場合、リンケージ４０２がオーバーラップし得る。または、折り畳みされた配置４１０では、アーマチュア４００は、照明アセンブリ１２０が第１軸間隔４１６を最小化又は除去する状態で並んで配置される程度まで、リンケージ４０２がジョイント４０４の周りに縮小するように、圧縮され得る。例えば、照明アセンブリ１２０は、輸送時の損傷を防止するために、パッド又は絶縁材に接触又はそれらにより分離し得る。

ここで図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃを参照して、第３フレーム４００ｃは、拡張された配置４０８及び折り畳みされた配置４１０に示されている。第３フレーム４００ｃの実施例では、リンケージ４０２は、ジョイント４０４の周りのシザーリング動作で第１軸６０２に沿って折り畳みする。更に、第３フレーム４００ｃは、中央支持トラス６０４の周りを折り畳むように構成され得る。これは、リンケージ４０２の第１部分６０６であり、リンケージ４０２の第２部分６０８は、中央支持トラス６０４の対向するジョイント６１２の回りに、図６Ｃの矢印６１０によって示されるように、内側に回転するよう構成され得る。このように、第３フレーム４００ｃは、第１部分６０６と第２部分６０８のリンケージが回転して、互いに対して平行な第２軸６１４と整列するように、中央トラス６０４の周りを折り畳んでもよい。従って、第３フレーム４００ｃは、照明システム１００のさらなるコンパクトな配置を提供し得る。

ここで図７Ａ、図７Ｂ、図７Ｃを参照して、第４フレーム４００ｄは、拡張された配置４０８及び折り畳みされた配置４１０に示される。図７Ａにおいて、上面図が示され、及び側面図が図７ｂよび図７Ｃの各々において示される。第４フレーム４００ｄの実施例では、リンケージ４０２は、まず接続ジョイント７０２で分離する。一旦分離すると、リンケージ４０２は、矢印７０４によって示されるように放射方向に調整されて、第１軸７０６に沿って整列し得る。整列されると、リンケージ４０２は、ジョイント４０４の周りのシザーリング動作で第１軸７０６に沿って折り畳みし得る。更に、第４フレーム４００ｄは、複数の放射状リンケージ７１０に接続して、放射状リンケージ７１０の周りに放射状構成７１２を形成するように構成され得る、複数の放射状間隔リンケージ７０８を含んでもよい。放射状リンケージ７１０が第１軸７０６に沿って整列し、ジョイント４０４の周りで折り畳みされると、放射状間隔リンケージ７０８は、図７Ｃの矢印７１４に示されるように、内側に折り畳みされ、及び回転し得る。このように、第４フレーム４００ｄは、放射状構成７１２から直線構成７１６に折り畳みして、輸送用の照明システム１００のコンパクトな配置を提供し得る。具体的な例を図４乃至７で論じるが、アーマチュア４００の配置は、所望の照明及びコンピュータビジョン用途に適合するように、様々な方法で組み合わせられ、スケールされ得ることが理解される。

ここで図８を参照すると、関節式ヘッドアセンブリ（ａｒｔｉｃｕｌａｔｉｎｇ ｈｅａｄ ａｓｓｅｍｂｌｙ）８０２と呼ばれる位置決めアセンブリ１２６の例示的な実装を有する、照明システム１００の概略図が示される。関節式ヘッドアセンブリ８０２の各々は、複数の関節式照明モジュール８０２ａ、８０２ｂなどを有する照明モジュールアレイとして実装され得る。関節式ヘッドアセンブリ８０２は、本開示による１つ又は複数の位置決めアセンブリ１２６の例示的な実施形態としての役割を果たし得る。示される例示的な実施形態では、関節式ヘッドアセンブリ８０２は、５つの照明モジュール８０２ａ、８０２ｂ、８０２ｃ、８０２ｄ、８０２ｅを備えている。照明モジュール８０２ａ、８０２ｂなどは、複数の支持アーム８０６を有する中央制御アーム８０４から吊るされ得る。支持アーム８０６の各々から延在する、横方向支持ビーム８０８又はウィングは、アーム８０６の各々から横方向外側に反対方向に延在し得る。この構成では、照明モジュール８０２ａ、８０２ｂなどは、分散配置で中央制御アーム８０４によって支持される。

中央制御アーム８０４は、第１軸８１２ａ（例えば、Ｙ軸）に沿って支持ハウジング８１０から吊るされ得る。支持ハウジング８１０は、コントローラ１５０及び中央制御アーム８０４が第１軸８１２ａを中心に回転するように構成された第１アクチュエータ８１４ａを備え得る。第１照明モジュール８０２ａは、支持アーム８０６の間で延在する第２軸８１２ｂ（例えば、Ｘ軸）に沿って吊るされ得る。第２アクチュエータ８１４ｂは、支持アーム８０６及び照明モジュールの１つ、例えば第１照明モジュール８０２ａと接続し得る。第２アクチュエータ８１４ｂは、第１照明モジュール８０２ａが第２軸８１２ｂを中心に回転するように構成され得る。この構成では、コントローラ１５０は、照明モジュール８０２ａ、８０２ｂなどの各々の放射方向を制御し、第１軸８１２ａ及び第２軸８１２ｂを中心におよそ３６０度回転させ得る。

横方向支持ビーム８０８の各々は、一対の照明モジュール（例えば、８０２ｂ及び８０２ｃ）を支持し得る。即ち、第１支持ビーム８０８ａは、第１側面８１６上に第２照明モジュール８０２ｂ及び第２側面８１８上に第３照明モジュール８０２ｃを支持し得る。第１支持ビーム８０８ａの第１側面８１６及び第２側面８１８は、第３軸８１２ｃに沿って第１支持ビーム８０８から反対方向に延在し得る。第２支持ビーム８０８ｂは、第１側面８１６上に第４照明モジュール８０２ｄ及び第２側面８１８上に第５照明モジュール８０２ｅを保持し得る。第２支持ビーム８０８ｂの第１側面８１６及び第２側面８１８は、第４軸８１２ｄに沿って、第２支持ビーム８０８ｂから反対方向に延在し得る。第３軸８１２ｃ及び第４軸８１２ｄは、第２軸８１２ｂに対して垂直に延在し得る。

第１支持ビーム８０８ａ及び第２支持ビーム８０８ｂの各々は、支持アーム８０６の各々に接続し、第１照明モジュール８０２ａとともに第２軸８１２ｂを中心に回転し得る。更に、横方向支持ビームの各々は、照明モジュール８０２ｂ、８０２ｃ、８０２ｄ、８０２ｅを第３軸８１２ｃ及び第４軸８１２ｄを中心に回転させるように構成された少なくとも１つのアクチュエータを備え得る。例えば、第１支持ビーム８０８ａは、第３軸８１２ｃに沿って第２照明モジュール８０２ｂ及び第３照明モジュール８０２ｃと接続する第３アクチュエータ８１４ｃを備え得る。第２支持ビーム８０８ｂは、第４軸８１２ｄに沿って第４照明モジュール８０２ｄ及び第５照明モジュール８０２ｅと接続する第４アクチュエータ８１４ｄを備え得る。この構成では、コントローラ１５０は、照明モジュール８０２ｂ、８０２ｃ、８０２ｄ、８０２ｅの各々が第２軸８１２ｂを中心に回転するように第２アクチュエータ８１４ｂを制御し得る。更に、コントローラ１５０は、第２照明モジュール８０２ｂ及び第３照明モジュール８０２ｃが第３軸８１２ｃを中心に回転するように第３アクチュエータ８１４ｃを制御し得る。最後に、コントローラ１５０は、第４照明モジュール８０２ｄ及び第５照明モジュール８０２ｅが第４軸８１２ｄを中心に回転するように第４アクチュエータ８１４ｄを制御し得る。

前述したように、照明モジュール８０２ａ、８０２ｂなどの各々は、撮像装置１２４を備え得る。幾つかの実施形態では、関節式ヘッドアセンブリ８０２は、単一の撮像装置１２４又は撮像装置アレイを備え得る。例えば、撮像装置アレイは、以下のように形成され得る。第１照明モジュール８０２ａが第１撮像装置１２４ａを備えてもよく、第２照明モジュール８０２ｂが第２撮像装置１２４ｂを備えてもよく、第３照明モジュール８０２ｃが第３撮像装置１２４ｃを備えてもよく、第４照明モジュール８０２ｄが第４撮像装置１２４ｄを備えてもよく、及び／又は第５照明モジュール８０２ｅが第５撮像装置１２４ｅを備えてもよい。撮像装置１２４の各々は、対応する視野２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ、及び２４ｅ（明確にするために図示せず）における画像データを捕捉するように構成され得る。コントローラ１５０は、撮像装置１２４の各々からの画像データを処理して関心領域を識別し得る。従って、コントローラ１５０は、撮像装置１２４の各々からの画像データをスキャンして、照明モジュール８０２ａ、８０２ｂなどの各々向きを調整し、外科手術室１４における光を動的に制御し得る。

撮像装置１２４は、照明モジュール８０２ａ、８０２ｂなどの各々に組み込まれるものとして説明したが、システム１２２は、外科手術室１４における任意の位置から画像データを捕捉するように構成され得る。図９を参照して更に説明するように、複数の関節式アセンブリ８０２は、コントローラ１５０の各々と通信している中央コントローラ８２０によって制御され得る。このような実施形態では、中央コントローラ８２０は、１つ又は複数の撮像装置１２４からの画像データを処理し、関節式ヘッドアセンブリ８０２の複数の照明モジュール８０２ａ、８０２ｂなど及びアクチュエータ８１４の各々に対して制御信号を通信するように構成され得る。従って、システム１２２は、本開示の精神から逸脱することなく、様々な有益な実施形態において実施され得る。

図９を参照すると、協調照明システム１００のブロック図が示される。本明細書で論じるように、照明システム１００は、システム１２２によって照明される作業領域９０４から画像データを捕捉するように構成された、１つ又は複数の撮像装置１２４を備え得る。撮像装置１２４は、照明システム１００のコントローラ１５０に視覚情報をリレーするように構成され得る。コントローラ１５０は、メモリ９１０及び１つ又は複数のプロセッサ９１２を備え得る。メモリ９１０は、プロセッサ９１２によって制御される、コンピュータ実行可能コマンド（例えば、ルーチン）を記憶し得る。様々な実施例によれば、メモリ９１０は、光制御ルーチン及び／又は画像分析ルーチンを備え得る。例示的な実施形態では、メモリ９１０は、本明細書で論じるように、１つ又は複数の照明制御方法を制御するように構成された制御命令を備え得る。

画像分析ルーチンが、撮像装置１２４からの画像データを処理すると、コントローラ１５０は、１つ又は複数の制御命令を、モーター又はアクチュエータコントローラ９１４に通信し得る。制御信号に応答して、モーターコントローラ９１４は、アクチュエータ１４０ａ、１４０ｂ又は位置決めアセンブリ１２６を制御して、照明アセンブリ１２０の向きを移動、方向付け、又はそうでなければ調整し得る。このようにして、コントローラ１５０は、照明アセンブリ１２０に光放射１３２を放射するように方向付けし、及び／又は視野１２５を所望の位置に方向付け得る。システム１２２は、更に、１つ又は複数の電源９１６を備えてもよい。電源９１６は、照明アセンブリ１２０並びにアクチュエータ１４０ａ、１４０ｂ又は位置決めアセンブリ１２６の様々な構成要素のために、１つ又は複数の電源又はバラストを提供し得る。

本明細書で論じるように、コントローラ１５０及び／又は中央コントローラ８２０は、１つ又は複数のプロセッサ９１２を備えてもよい。プロセッサ９１２は、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサ、マイクロコンピュータ、中央処理装置、フィールドプログラマブルゲートアレイ、プログラム可能な論理装置、状態機械、論理回路、アナログ回路、デジタル回路、及び／又は１つ又は複数のアプリケーション、ユーティリティ、オペレーティングシステム、及び／又は他の命令などの動作命令に基づいて信号（アナログ及び／又はデジタル）を操作する任意の装置であり得る。メモリ９１０は、オンチップ又はオフチップのいずれかである、単一のメモリデバイス又は複数のメモリデバイスであり得る。こうしたメモリデバイスは、読み出し専用メモリ、ランダムアクセスメモリ、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、静的メモリ、動的メモリ、フラッシュメモリ、及び／又はデジタル情報を記憶する任意のデバイスであり得る。従って、本明細書で論じる処理及び制御ステップの各々は、メモリ９１０内でアクセスされ得る１つ又は複数のルーチン、アルゴリズム、プロセスなどに基づいて、本明細書で論じるプロセッサ又は処理ユニットの１つ又は複数によって完了され得る。

幾つかの実施形態では、システム１２２は、プロセッサ９１２と通信し得る１つ又は複数の通信回路９１８を更に備えてもよい。通信回路９１８は、データ及び制御情報を、システム１２２を操作するためのディスプレイ又はユーザーインターフェイス９２０に通信するように構成され得る。インターフェイス９２０は、システム１２２を制御し、データを通信するように構成された１つ又は複数の入力又は操作要素を備え得る。通信回路９１８は、更に、照明アセンブリの配列として組み合わせて動作し得る、追加の照明アセンブリ１２０と通信し得る。通信回路９１８は、様々な通信プロトコルを介して、通信するよう構成され得る。例えば、通信プロトコルは、プロセス自動化プロトコル、産業システムプロトコル、車両プロトコルバス、消費者通信プロトコルなどに対応し得る。追加のプロトコルには、ＭＯＤＢＵＳ、ＰＲＯＦＩＢＵＳ、ＣＡＮバス、ＤＡＴＡ ＨＩＧＨＷＡＹ、ＤｅｖｉｃｅＮｅｔ、Ｄｉｇｉｔａｌ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ（ＤＭ１２６１２）、又は様々な通信基準の形態が挙げられ得る。

様々な実施形態では、システム１２２は、様々な追加の回路、周辺装置、及び／又は付属品を備えてもよく、これは様々な機能を提供するためにシステム１２２に組み込まれ得る。例えば、幾つかの実施形態では、システム１２２は、モバイルデバイス９２４と通信するよう構成された無線トランシーバ９２２を備えてもよい。このような実施形態では、無線トランシーバ９２２は、通信回路９１８と同様に動作し、システム１２２を動作させるためのデータ及び制御情報を、モバイルデバイス９２４のディスプレイ又はユーザーインターフェイスに通信し得る。無線トランシーバ９２２は、１つ又は複数の無線プロトコル（例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｗｉ－Ｆｉ（８０２．１１ａ、ｂ、ｇ、ｎなど）、Ｚｉｇｂｅｅ（登録商標）、及びＺ－Ｗａｖｅ（登録商標）など）を介してモバイルデバイス９２４と通信し得る。このような実施形態では、モバイルデバイス９２４は、スマートフォン、タブレット、個人データアシスタント（ＰＤＡ）、ラップトップなどに対応し得る。

本明細書で論じるように、システム１２２は、１つ又は複数のサーバー又はリモートデータベース９２６を有するか、又はそれらと通信し得る。リモートデータベース９２６は、システム１２２を利用して、又はシステム１２２によって照射されるスタッフ又は患者の同一性を認証するように構成された識別情報を備え得る、情報データベースに対応し得る。システム１２２のコントローラ１５０は、通信回路９１８及び／又は無線トランシーバ９２２を介してリモートデータベース９２６と通信し得る。この構成では、１つ又は複数の撮像装置１２４によって取り込まれたスキャンデータは、コントローラ１５０によって処理されて、スタッフ又は患者の同一性を認証し、及び／又はリモートデータベース９２６を介して情報にアクセスすることができる。

様々な実施形態では、光源１３０は、特定の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、レーザーダイオード、発光ダイオード（ＬＥＤ）、白熱光源、放電灯（例えば、キセノン、ネオン、水銀）、ハロゲン光源、及び／又は有機光発光ダイオード（ＯＬＥＤ）を有するがこれに限定されない、１つの回転の偏光されていない及び／又は偏光された光を生成するように構成され得る。光源１３０の偏光の実施例では、光源１３０は、第１回転の偏光を放射するように構成されている。様々な実施例によると、第１回転の偏光は、円偏光及び／又は楕円偏光を有し得る。電気力学では、光の円偏光は、各ポイントにおいて、光波の電界が一定の大きさを有するが、その方向が、時間とともに、波の方向に対して垂直な平面において一定の速度で回転する、偏光状態である。

論じたように、照明アセンブリ１２０は、１つ又は複数の光源１３０を備え得る。複数の光源１３０を有する実施例では、光源１３０はある配列に配置され得る。例えば、光源１３０の配列は、約１×２～約１００×１００の配列及びその間の全ての変形を含み得る。このように、光源１３０の配列を有する照明アセンブリ１２０は、画素化した照明アセンブリとして知られ得る。任意の照明アセンブリ１２０の光源１３０は、固定されていてもよく、又は個別に繋がれ繋がれていてもよい。光源１３０は、全て繋がれていても、一部分が繋がれていても、又は全く繋がれていなくてもよい。光源１３０は、電気機械的に（例えば、モーター）及び／又は手動（例えば、ユーザーによって）で、繋がれていてもよい。光源１３０が静止した又は固定された実施例では、光源１３０は、様々な所定の点に焦点を当てるように割り当てられ得る。

次に図１０を参照すると、ドローン制御システム２１０のブロック図が示される。示されるように、ドローン制御システム２１０は、入力／出力（Ｉ／Ｏ）インターフェイス１００６を介して、メモリ１００４（例えば、非一時的コンピュータ可読記憶媒体）に連結された１つ又は複数のプロセッサ１００２を有するコントローラ１０００を備えてもよい。ドローン制御システム２１０はまた、動作制御１００８、電源モジュール１０１０、ナビゲーションシステム１０１２、及び慣性測定ユニット（ＩＭＵ）１０１４を備えてもよい。幾つかの実装では、ＩＭＵは、ナビゲーションシステム１０１２に組み込まれてもよい。ドローン制御システム２１０は、他のドローンからドローンを連結／連結解除させるために使用される連結構成要素を制御するように構成された連結コントローラ１０２０を備えてもよい。ドローン制御システム２１０はまた、ペイロード係合コントローラ（図示せず）、通信インターフェイス１０２２、及び１つ又は複数のＩ／Ｏデバイス１０２４を備えてもよい。

様々な実施では、ドローン制御システム２１０は、１つのプロセッサ１００２を有するユニプロセッサシステム、又は幾つかのプロセッサ１００２を有するマルチプロセッサシステム（例えば、２、４、８個のプロセッサ、又は別の適切な数）であり得る。プロセッサ１００２は、命令を実行できる任意の適切なプロセッサであり得る。例えば、様々な実装では、プロセッサ１００２は、×８６、ＰｏｗｅｒＰＣ、ＳＰＡＲＣ、若しくはＭＩＰＳ ＩＳＡ、又はいかなる他の適切なＩＳＡなど、様々な命令設定アーキテクチャー（ＩＳＡ）のいずれかを実装する汎用又は組み込みプロセッサであり得る。マルチプロセッサシステムにおいて、各プロセッサ１００２は、同一ＩＳＡを共通に実装し得るが、必ずしもそうである必要はない。

メモリ１００４は、実行可能な命令、データ、フライト計画、フライト制御パラメーター、集合的ドローン構成情報、ドローン構成情報、及び／又はプロセッサ１００２によってアクセス可能なデータ項目を記憶するように構成され得る。様々な実装では、メモリ１００４は、静的ランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、同期動的ＲＡＭ（ＳＤＲＡＭ）、不揮発性／フラッシュ型メモリ、又は任意の他のタイプのメモリなどの任意の適切なメモリ技術を使用して実装され得る。図示した実装では、本明細書に記載のものなどの所望の機能を実装するプログラム命令及びデータが、プログラム命令１０２６、データ記憶１０２８、及びフライト制御１０３０各々として、メモリ１００４内に記憶されることが示される。他の実装では、プログラム命令、データ、及び／又はフライト制御は、非一時的媒体などの異なるタイプのコンピュータでアクセス可能な媒体、又はメモリ１００４又はドローン制御システム２１０とは別個の類似の媒体で受信、送信、又は記憶され得る。概して、非一時的、コンピュータ可読記憶媒体は、Ｉ／Ｏインターフェイス１００６を介してドローン制御システム２１０に連結された、磁気又は光学媒体、例えば、ディスク又はＣＤ／ＤＶＤ－ＲＯＭなどの記憶媒体又はメモリ媒体を備え得る。非一時的コンピュータ可読媒体を介して記憶されるプログラム命令及びデータは、通信インターフェイス１０２２を介して実装され得るような、ネットワーク及び／又は無線リンクなどの通信媒体を介して伝達され得る、伝達媒体又は電気、電磁、又はデジタル信号などの信号によって伝送され得る。

通信インターフェイス１０２２は、集中型の通信インターフェイスのローカルメッシュネットワークトポロジーに対応し得る。例えば、メッシュネットワークの例では、ドローン１０２のコントローラ１０００の各々は、他のドローン１０２の各々との直接的又は間接的な非階層的通信における通信ノードとして機能し得る。メッシュ通信は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）低エネルギー（ＢＬＥ）、スレッド、Ｚ－Ｗａｖｅ、ＺｉｇＢｅｅなどを備えるがこれに限定されない、様々な通信プロトコルによってサポートされ得る。この構成では、接続されるデバイス１００、１０６、１０８は、分散制御構造を介して動作し得る。幾つかの実施例では、通信インターフェイス１０２２は、従来の集中型又は階層型インターフェイスに対応し得る。こうした実施例では、ドローン１０２は、ハブの中央コントローラを介して通信し得る。集中型通信は、モバイル通信のグローバルシステム（ＧＳＭ）、一般パケット無線サービス（ＧＰＲＳ）、コード分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）、強化されたデータＧＳＭ環境（ＥＤＧＥ）、第四世代（４Ｇ）ワイヤレス、第五世代（５Ｇ）ワイヤレス、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）低エネルギー（ＢＬＥ）、Ｗｉ－Ｆｉ、マイクロ波アクセスのための世界の相互運用性（ＷｉＭＡＸ）、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、イーサネット、などを備えるが、これらに限定されない、様々な組み合わせの様々な通信プロトコルによって実装され得る。

１つの実装では、Ｉ／Ｏインターフェイス１００６は、プロセッサ１００２、メモリ１００４と、任意の周辺装置、ネットワークインターフェイス、及び／又はＩ／Ｏデバイス１０２４などの他の周辺インターフェイスとの間で、Ｉ／Ｏトラフィックを調整するように構成され得る。実施形態によっては、Ｉ／Ｏインターフェイス１００６は、１つのコンポーネント（例えば、メモリ１００４）からのデータ信号を、別のコンポーネント（例えば、プロセッサ１００２）の使用に適した形式に変換するために、任意の必要なプロトコル、タイミング又は他のデータ変換を実行し得る。実施形態によっては、Ｉ／Ｏインターフェイス１００６は、例えば、周辺構成要素相互接続（ＰＣＩ）バス規格又はユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）規格の変形など、様々なタイプの周辺バスを介して取り付けられるデバイスに対するサポートを含み得る。一部の実施では、Ｉ／Ｏインターフェイス１００６の機能は、例えば、北ブリッジ及び南ブリッジなどの二つ以上の別個の構成要素に分割され得る。また、一部の実装では、メモリ１００４へのインターフェイスなどのＩ／Ｏインターフェイス１００６の一部又は全ての機能は、プロセッサ１００２に直接組み込まれてもよい。

動作制御１００８は、ナビゲーションシステム１０１２及び／又はＩＭＵ１０１４と通信し、各揚力モーターの回転速度を調整して、ドローンを安定化させ、決定されたフライト計画に沿ってドローンを誘導する。ナビゲーションシステム１０１２は、ドローン１０２を、ある位置から、及び／又はそこからナビゲートするために使用できるＧＰＳ、屋内位置決めシステム（ＩＰＳ）、ＩＭＵ、又はその他の類似のシステム及び／又はセンサを備え得る。ペイロード係合コントローラは、品目を係合及び／又は係合解除するために使用されるアクチュエータ又はモーター（例えば、サーボモーター）と通信する。

連結コントローラ１０２０は、プロセッサ１００２及び／又は他の構成要素と通信し、ドローン１０２と形成物２０２内の他のドローンとの間の連結、データ及び／又はリソースの共有を制御する。例えば、連結構成要素が電磁石である場合、連結コントローラ１０２０を利用して、電磁石を起動して、ドローン１０２を別のドローンに連結するか、又は電磁石を停止して、別のドローンからドローン１０２を切り離すことができる。

通信インターフェイス１０２２は、ドローン制御システム２１０、他のコンピュータシステム（例えば、リモートコンピューティングリソース）などのネットワークに接続される他の装置、及び／又は他のドローンのドローン制御システムとのデータ交換を可能にするように構成され得る。例えば、通信インターフェイス１０２２は、制御システム２１０を有するドローン１０２と、形成物２０２内の別のドローンのドローン制御システムとの間の通信を可能にし得る。別の実施例では、制御システム２１０は、ドローン１０２と１つ又は複数の遠隔コンピューティングリソースとの間の無線通信を可能にし得る。無線通信のために、ドローン及び／又は他の通信構成要素のアンテナを利用し得る。別の実施例として、通信インターフェイス１０２２は、多数のドローン間の無線又は有線通信を可能にし得る。例えば、ドローンが連結される場合、それらは、連結構成要素を介して有線通信を利用して通信し得る。

ドローンが連結されていない場合、無線通信を利用して通信し得る。様々な実装で、通信インターフェイス１０２２は、Ｗｉ－Ｆｉ、衛星、及び／又はセルラーネットワークなどの無線一般データネットワークを介した通信をサポートし得る。

Ｉ／Ｏデバイス１０２４は、一部の実施では、１つ又は複数のディスプレイ、撮像デバイス、熱センサ、赤外線センサ、飛行時間センサ、加速度計、圧力センサ、気象センサ、カメラ、ジンバル、ランディングギアなどを備え得る。複数のＩ／Ｏデバイス１０２４が存在し、ドローン制御システム２１０によって制御され得る。これらのセンサのうちの１つ又は複数は、着地を支援するだけでなく、飛行中の障害物を避けるために利用され得る。

図１０に示すように、メモリ１００４は、本明細書に記載の例示的なプロセス及び／又はサブプロセスを実施するように構成され得る、プログラム命令１０２６を備え得る。データ記憶部１０２８は、フライト計画の決定、着地、品目を係合解除する位置の特定、プッシュモーターの係合／係合解除などのために提供され得るデータ項目を維持するための様々なデータ記憶部を備え得る。様々な実施では、１つ又は複数のデータ記憶部に含まれるものとして本明細書に図示されたパラメーター値及びその他のデータは、記述されていない他の情報と組み合わせるか、又は異なって分割されて、より多い、より少ない、又は異なるデータ構造にすることができる。一部の実施では、データ記憶部は、１つのメモリ内に物理的に位置付けられてもよく、又は二つ以上のメモリ内に分散され得る。

任意の記述されたプロセス又は記述されたプロセス内の手順は、記述されたその他のプロセス又は手順と組み合わせて、本開示の装置の範囲内での構造を形成し得ることが、理解されよう。本明細書で開示される例示的構造体及びプロセスは、例示を目的とし、限定するものとは解釈されない。

また、変形及び修正が、本開示の装置の概念を逸脱することなく、前述の構造及び方法においてなされ得ることも理解されるべきであり、更に、このような概念は、特許請求の範囲がそれらの言葉で別段に明確に述べられていない限り、以下の特許請求の範囲に含まれているものとされていることが理解されるべきである。

上記の説明は、図示された実施形態の説明のみであるとみなされる。当業者ないし本装置の製作者又は使用者は、本装置の変形を思いつくであろう。従って、図面及び上記の説明に示した実施形態は、単に例示を目的にしており、本装置の範囲を限定することを意図していたものではなく、本装置の範囲は、均等論を含む特許法の原則に従って解釈される以下の特許請求の範囲によって定義されることが理解されよう。

Claims (20)

1. 作動領域を選択的に照明するように構成された複数の照明アセンブリ、及び前記作動領域内の複数の視野内の画像データを捕捉するように構成された複数の撮像装置を制御するためのシステムであって、
   拡張された配置と折り畳みされた配置との間で延在するように構成された複数のリンケージを有する折り畳み式アーマチュアであって、前記拡張された配置が前記複数の照明アセンブリを第１間隔に位置付け、前記折り畳みされた配置が前記複数の照明アセンブリを第２間隔に位置付ける、折り畳み式アーマチュアと、
   前記作動領域内の前記複数の撮像装置の複数の視野から前記画像データを受信し、所定の前記第１間隔に基づいて前記拡張された配置における前記複数の照明アセンブリの各々の向きを制御し、前記向きに基づいて各照明アセンブリからの光放射の方向を制御し、前記視野内の少なくとも１つの物体を検出すると共に前記複数の照明アセンブリを制御して前記少なくとも１つの物体を照明する、ように構成されたコントローラと、
   を備えたことを特徴とするシステム。
2. 前記複数の照明アセンブリは、前記折り畳み式アーマチュアと接続して、空間的に分離された位置に配置されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の照明システム。
3. 前記複数の照明アセンブリは、光源の向きを少なくとも１つの軸の周りに制御するように構成された位置決めアセンブリを備えている
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の照明システム。
4. 前記複数の撮像装置は、前記複数の照明アセンブリ内に一体化され、前記少なくとも１つの軸の周りで向きが変化するように構成されている
   ことを特徴とする請求項３に記載の照明システム。
5. 前記位置決めアセンブリは、多軸位置決めアセンブリを介して前記照明アセンブリの光源を配向するように構成されている
   ことを特徴とする請求項３に記載の照明システム。
6. 前記コントローラは、
   前記拡張された配置における所定の空間的な関係に基づいて共有グリッド内の前記視野の間に前記少なくとも１つの物体を追跡するように更に構成されている
   ことを特徴とする請求項３に記載の照明システム。
7. 前記拡張された配置は、前記撮像装置の前記視野が前記作動領域全体にわたって画像データを捕捉するように、前記撮像装置を所定の空間配置に配置する
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の照明システム。
8. 前記コントローラは、前記撮像装置の前記所定の空間配置に基づいて、前記視野から前記画像データ内の１つ又は複数の物体の相対位置を識別するように更に構成されている
   ことを特徴とする請求項７に記載の照明システム。
9. 前記コントローラは、
   前記１つ又は複数の物体の少なくとも１つの検出された物体の相対位置を前記複数の照明アセンブリの第１照明アセンブリと接続する第１撮像装置で識別し、
   前記複数の照明アセンブリの第２照明アセンブリを制御して、前記少なくとも１つの検出された物体を照明する
   ように更に構成されていることを特徴とする請求項７に記載の照明システム。
10. 前記コントローラは、
    前記第１間隔に基づいて、前記複数の照明アセンブリの光源から出力される放射の原点を識別するように更に構成されている
    ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の照明システム。
11. 前記第１間隔は、前記拡張された配置における前記複数の照明アセンブリの各光源の相対位置を識別する前記コントローラに記憶される
    ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の照明システム。
12. 前記コントローラは、
    前記画像データに基づいて、前記複数の照明アセンブリの光源から放射される光放射が表面上に衝突する位置を検出するように更に構成されている
    ことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の照明システム。
13. 前記折り畳み式アーマチュアは、前記複数のリンケージと接続した少なくとも１つのハンガーブラケットから吊るされるように構成されている
    ことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の照明システム。
14. 前記複数のリンケージは、複数のジョイントによって相互接続され、前記折り畳みされた配置は、前記複数の照明アセンブリ間の前記第２間隔が前記第１間隔よりも小さくなるように収縮された前記複数のリンケージ及びジョイントを備えている
    ことを特徴とする請求項１３に記載の照明システム。
15. ポータブル照明システムであって、
    光放射を作動領域に放射するように構成された複数の照明モジュールを有する照明アレイであって、前記光放射の方向を複数の軸の周りに調整するように構成された、照明アレイと、
    前記複数の照明モジュールの各々と接続された折り畳み式アーマチュアであって、前記複数の照明モジュールが第１空間構成に配置される拡張された配置と、前記複数の照明モジュールが第２空間構成に配置される折り畳みされた配置と、の間で延在するように構成された、折り畳み式アーマチュアと、
    前記作動領域に向けられた視野内の画像データを捕捉するように構成された、前記折り畳み式アーマチュアと接続された少なくとも１つの撮像装置と、
    前記画像データを処理して少なくとも１つの物体を検出し、前記複数の照明モジュールを制御して前記作動領域内の複数の場所で前記少なくとも１つの物体を照明する、ように構成されたコントローラと、
    を備え、
    前記光放射の前記方向、及び、前記光放射によって衝突される前記作動領域内の対応する位置は、前記第１空間構成によって設定された前記複数の照明モジュールの所定の関係に基づいて、前記コントローラによって調整される
    ことを特徴とするシステム。
16. 前記複数の照明モジュールの間隔は、前記第２空間構成における間隔より、前記第１空間構成における間隔が大きい
    ことを特徴とする請求項１５に記載のシステム。
17. 前記折り畳み式アーマチュアの複数のリンケージ及びジョイントは、前記折り畳みされた配置から前記拡張された配置へ配向を調整する
    ことを特徴とする請求項１５又は１６に記載のシステム。
18. 前記折り畳みされた配置は、輸送構成に対応し、
    前記アーマチュアのリンケージは、互いに対して折り畳まれて圧縮される
    ことを特徴とする請求項１５乃至１７のいずれか一項に記載のシステム。
19. 前記少なくとも１つの画像は、前記拡張された配置における前記折り畳み式アーマチュアと接続する所定の位置に配置される複数の撮像装置を備え、
    前記コントローラは、
    前記複数の撮像装置からの前記画像データを処理し、前記複数の撮像装置の前記所定の位置及び前記作動領域における前記複数の撮像装置の前記視野の対応する位置に基づいて、前記作動領域における前記少なくとも１つの物体の位置を識別するように更に構成されている
    ことを特徴とする請求項１５乃至１８のいずれか一項に記載のシステム。
20. モジュール式照明装置であって、
    光放射を作動領域に放射するように構成された複数の照明モジュールを有する照明アレイであって、前記光放射の方向を複数の軸の周りに調整するように構成された、照明アレイと、
    前記複数の照明モジュールの各々と接続する折り畳み式アーマチュアであって、前記複数の照明モジュールが第１空間配置に配置される拡張された配置と、前記複数の照明モジュールが第２空間配置に配置される折り畳みされた配置と、の間で延在するように構成された、折り畳み式アーマチュアと、
    前記複数の照明モジュールと接続する複数の撮像装置であって、前記作動領域を通して分布する複数の視野内の画像データを捕捉するように構成された、複数の撮像装置と、
    前記複数の撮像装置からの前記画像データを処理して前記作動領域内の前記少なくとも１つの物体の位置を識別し、前記複数の照明モジュールの前記第１空間配置、及び前記作動領域の前記複数の撮像装置の前記視野の対応する位置、に基づいて前記視野内の前記作動領域の前記少なくとも１つの物体の位置を検出して、前記画像データにおいて識別される前記位置内の前記少なくとも１つの物体を照明するように前記複数の照明モジュールを制御する、ように構成されたコントローラと、
    を備え、
    前記光放射の前記方向、及び前記光放射によって衝突される前記作動領域の前記位置は、前記第１空間配置によって設定された前記複数の照明モジュールの所定の関係に基づいて前記コントローラによって調整される
    ことを特徴とする装置。

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