KR102315803B1 - 의료용 카메라의 거치대 - Google Patents

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KR102315803B1
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Abstract

본 발명은 외과 수술을 촬영하는 카메라의 위치를 제어하는 거치대에 관한 것으로, 몸체, 몸체와 결합하는 제1 아암(arm), 제1 아암과 결합하는 제2 아암, 몸체와 제1 아암을 결합하는 제1 조인트, 제1 아암과 제2 아암을 결합하는 제2 조인트, 제2 아암과 카메라를 결합하는 제3 조인트 및 카메라의 위치가 변경되도록, 제1 조인트 내지 제3 조인트를 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

의료용 카메라의 거치대{SUPPORTER FOR MEDICAL CAMERA}
본 발명은 의료용 카메라의 거치대에 관한 것으로, 보다 상세하게는 외과 수술을 촬영하는 카메라의 위치를 제어할 수 있는 거치대에 관한 것이다.
일반적으로 외과 수술 중 수술 부위의 영상을 촬영하기 위한 카메라는 삼각대와 같은 거치대에 고정된다. 수술 영상을 최적으로 촬영하기 위해서는 카메라가 수술 부위로부터 약 40cm 거리에 설치되어야 하므로, 카메라는 수술을 진행하는 집도의의 머리 근처에 위치하게 된다. 이로 인해, 수술 중 집도의의 머리가 카메라에 부딪히는 등 집도의의 머리와 카메라 간에 간섭이 발생할 수 있다.
이를 방지하기 위해 카메라를 집도의의 머리보다 높은 위치에 고정할 수 있으나, 집도의의 머리로 인해 수술 부위가 가려져 수술 부위의 촬영이 불가능할 수 있다.
KR 20-2009-0005009 (2009.05.26)
본 발명의 일 실시예는 외과 수술을 촬영하는 카메라가 집도의의 신체를 회피하고, 수술 부위의 영상이 집도의의 신체와 중첩되지 않도록 카메라의 위치를 실시간으로 자동 제어할 수 있는 의료용 카메라의 거치대를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 외과 수술을 촬영하는 카메라의 위치를 제어하는 거치대는 몸체; 상기 몸체와 결합하는 제1 아암(arm); 상기 제1 아암과 결합하는 제2 아암; 상기 몸체와 상기 제1 아암을 결합하는 제1 조인트; 상기 제1 아암과 상기 제2 아암을 결합하는 제2 조인트; 상기 제2 아암과 상기 카메라를 결합하는 제3 조인트 및 상기 카메라의 위치가 변경되도록, 상기 제1 조인트 내지 제3 조인트를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 카메라는 상기 외과 수술을 촬영하여 수술 동영상을 생성하고, 상기 제어부는, 상기 수술 동영상 중 수술 부위의 영상과 집도의의 신체 일부가 중첩되지 않도록, 상기 제1 조인트 내지 상기 제3 조인트를 제어한다.
일 실시예에 있어서, 상기 제어부는 추가로, 상기 수술 동영상에서 상기 수술 부위를 식별하고, 상기 식별된 수술 부위의 중앙에 대응하는 초점(focus)이 상기 카메라의 화각의 중심에 대응하도록, 상기 제1 조인트 내지 상기 제3 조인트를 제어한다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 조인트는, 상기 몸체와 상기 제1 아암의 일단을 결합하도록 구성되고, 상기 제어부는 추가로, 상기 카메라가 상기 제1 아암의 일단을 중심으로 하는 원호상에서 움직이도록, 상기 제1 아암의 수평 위치를 제어한다.
일 실시예에 있어서, 상기 제어부는 추가로, 상기 카메라가 상기 제1 아암의 일단을 중심으로 상기 카메라가 수직 기동하도록, 상기 제1 아암의 수직 위치를 제어한다.
일 실시예에 있어서, 상기 제2 조인트는 상기 제1 아암의 타단과 상기 제2 아암의 일단을 결합하도록 구성되고, 상기 제어부는 추가로, 상기 카메라가 상기 제2 아암의 일단을 중심으로 하는 원뿔 형상으로 움직이도록, 상기 제2 조인트를 제어한다.
일 실시예에 있어서, 상기 제어부는 추가로, 상기 카메라가 상기 제2 아암의 일단을 중심으로 일정 방향으로 회전하도록, 상기 제2 조인트를 제어한다.
일 실시예에 있어서, 상기 제어부는 추가로, 상기 제2 아암의 일단을 포함하는 중심선으로부터 상기 제2 아암이 소정의 각도를 형성하도록, 상기 제2 조인트를 제어한다.
일 실시예에 있어서, 상기 제3 조인트는 상기 집도의 신체 일부와 상기 제3 조인트와의 거리를 측정하는 복수의 센서를 포함하고, 상기 제어부는 추가로, 상기 측정된 거리를 이용하여 상기 집도의의 머리의 위치를 추정하고, 상기 추정된 머리의 위치를 이용하여 상기 수술 동영상 중 수술 부위 영상과 상기 머리가 중첩되지 않도록, 상기 제1 조인트 내지 상기 제3 조인트를 제어한다.
일 실시예에 있어서, 상기 카메라는, 렌즈; 상기 렌즈를 수평 회전하는 수평 회전부; 및 상기 렌즈를 수직 회전하는 수직 회전부를 포함하고, 상기 제어부는 추가로, 상기 수술 동영상 중 수술 부위 영상과 집도의의 신체 일부가 중첩되지 않도록, 상기 수평 회전부 및 상기 수직 회전부를 제어한다.
일 실시예에 있어서, 상기 제어부는 추가로, 상기 식별된 수술 부위의 중앙에 대응하는 초점(focus)이 상기 카메라의 화각의 중심에 대응하도록, 상기 수평 회전부 및 상기 수직 회전부를 제어한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 거치대는 몸체; 상기 몸체에 결합하는 제1 아암; 상기 제1 아암에 결합하고, 외과 수술을 촬영하여 수술 동영상을 생성하는 카메라를 지지하는 제2 아암; 상기 카메라에 근접하게 설치되고, 상기 카메라와 상기 외과 수술을 집도하는 집도의의 머리 간의 거리를 측정하는 적어도 하나의 센서; 상기 센서로부터 측정된 거리를 이용하여 상기 머리의 위치를 실시간으로 추적하고, 상기 추적된 머리의 위치 및 미리 설정된 회피 동작 거리에 따라 상기 카메라를 이동시키고, 상기 이동된 카메라의 화각의 중심이 상기 수술 동영상 내의 수술 부위의 중심이 되도록 상기 제1 및 제2 아암을 제어하는 제어부를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 제어부는 추가로, 상기 카메라와 상기 머리 간의 거리가 상기 회피 동작 거리에 해당하는 경우 상기 카메라를 상기 머리의 위치와 반대 방향으로 이동시키도록 상기 제1 및 제2 아암을 제어한다.
일 실시예에 있어서, 상기 제어부는 추가로, 상기 카메라가 상기 제1 아암의 일단을 중심으로 하는 원호 상에서 움직이도록 상기 제1 아암의 수평 위치를 제어한다.
일 실시예에 있어서, 상기 제어부는 추가로, 상기 카메라가 상기 제1 아암의 일단을 중심으로 상기 카메라가 수직 방향으로 이동하도록 상기 제1 아암의 수직 위치를 제어한다.
일 실시예에 있어서, 상기 제어부는 추가로, 상기 카메라가 상기 제2 아암의 일단을 중심으로 일정 방향으로 회전하도록 상기 제2 아암을 제어한다.
일 실시예에 있어서, 상기 회피 동작 거리는 약 30mm이다.
개시된 기술은 다음의 효과를 가질 수 있다. 다만, 특정 실시예가 다음의 효과를 전부 포함하여야 한다거나 다음의 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 의료용 카메라의 거치대는 외과 수술을 촬영하는 카메라가 집도의의 신체를 회피하고, 수술 부위의 영상이 집도의의 신체와 중첩되지 않도록 카메라의 위치를 실시간으로 자동 제어할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 거치대를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 센서의 설치 위치를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 제어부의 상세 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 제1 조인트의 회전 동작을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 5는 도 1에 도시된 제2 조인트의 회전 동작을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 6은 도 1에 도시된 카메라의 회전 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 거치대의 회피 동작을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다"또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
각 단계들에 있어 식별부호(예를 들어, a, b, c 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.
본 발명은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현될 수 있고, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 거치대를 도시한 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 센서의 설치 위치를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 거치대(100)는 외과 수술을 촬영하여 수술 동영상을 생성하는 카메라(190)를 지지하고, 카메라(190)의 위치를 제어한다. 거치대(100)는 몸체(110), 제1 아암(arm)(120), 제2 아암(130), 제1 조인트(140), 제2 조인트(150), 제3 조인트(160), 센서(170) 및 제어부(180)를 포함한다.
몸체(110)는 지면 또는 수술대로부터 일정 높이로 설치되고, 제1 및 제2 아암(120, 130)을 지지하는 기본(base) 지지대이다. 몸체(110)는 지면으로부터 수직 방향으로 일정 길이를 갖는다. 몸체(110)는 제1 내지 제3 조인트(140, 150, 160), 센서(170) 및 제어부(180) 간의 연결 케이블 및 제어부(180)를 구성하는 모듈을 내부에 배치할 수 있는 공간을 포함할 수 있다. 또한, 몸체(110)는 외부에 카메라(190)를 통해 획득한 수술 동영상을 표시하는 디스플레이 모듈(미도시)을 포함할 수 있다.
제1 아암(120)은 몸체(110)에 결합되어 제2 아암(130)을 지지하는 중간(middle) 지지대이다. 여기에서, 제1 아암(120)은 제1 조인트(140)를 통해 몸체(110)의 상단에 결합하고, 몸체(110)의 길이 방향과 수직인 방향으로 일정 길이를 갖는다.
제2 아암(130)은 제1 아암(120)에 결합되어 카메라(190)를 지지하는 하부(low) 지지대이다. 여기에서, 제2 아암(130)은 제2 조인트(150)를 통해 제1 아암(120)에 결합되고, 제3 조인트(160)를 통해 카메라(190)에 결합된다.
제1 조인트(140)는 몸체(110)와 제1 아암(120)의 일단을 결합시킨다. 제1 조인트(140)는 제어부(180)에 의해 제어되어 제1 아암(120)의 중심축을 상/하 방향 및 좌/우 방향 중 어느 하나의 방향으로 일정 각도 회전시킨다.
즉, 제1 조인트(140)는 제1 아암(120)을 수평 방향으로 회전시켜 카메라(190)의 위치를 1차로 조절하고, 제1 아암(120)을 수직 방향으로 회전시켜 카메라(190)의 높낮이를 조절한다.
제2 조인트(150)는 제1 아암(120)의 타단과 제2 아암(130)의 일단을 결합시킨다. 제2 조인트(150)는 제어부(180)에 의해 제어되어 제2 아암(130)의 중심축을 전/후 방향 및 좌/우 방향 중 어느 하나의 방향으로 일정 각도 회전시킨다. 즉, 제2 조인트(150)는 제2 아암(130)을 전 방향으로 회전시켜 카메라(190)의 위치를 2차로 조절한다.
제3 조인트(160)는 제2 아암(130)의 타단과 카메라(190)를 결합시킨다. 제3 조인트(160)는 제어부(180)에 의해 제어되어 카메라(190)를 전/후 방향 및 좌/우 방향 중 어느 하나의 방향으로 일정 각도 회전시킨다. 즉, 제3 조인트(160)는 카메라(190)의 화각(angle of view)을 조절한다.
센서(170)는 제3 조인트(160)에 배치되고, 제3 조인트(160)와 집도의의 신체 일부 간의 거리를 측정한다. 센서(170)는 측정된 거리에 대한 정보를 제어부(180)에 전송한다.
센서(170)는 카메라(190)에 근접한 위치, 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 제3 조인트(160)의 하단부 또는 하면에 설치되어 카메라(190)와 집도의의 신체 일부 간의 거리를 측정할 수 있다.
또한, 센서(170)는 복수 구비될 수 있다. 예를 들어, 센서(170)는 적어도 4개 이상 구비하여 제3 조인트(160)의 전 방향에 설치될 수 있다.
센서(170)는 IR 센서(Infrared Ray Sensor), PSD 센서(Position Sensitive Device sensor), 레이저(Laser) 및 초음파(Supersonic) 센서 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있고, 거리를 감지할 수 있는 다른 센서를 이용할 수 있다.
제어부(180)는 센서(170)로부터 측정된 제3 조인트(160)와 집도의의 신체 일부 간의 거리 및 카메라(190)로부터 획득된 수술 동영상을 이용하여 제1 내지 제3 조인트(140, 150, 160)를 제어한다.
제어부(180)는 카메라(190)로부터 수신된 수술 동영상으로부터 수술 부위를 식별하고, 식별된 수술 부위의 중앙에 대응하는 초점(focus)이 카메라(190)의 화각의 중심에 대응하도록 제1 내지 제3 조인트(140, 150, 160)를 제어한다.
또한, 제어부(180)는 센서(170)로부터 측정된 제3 조인트(160)와 집도의의 신체 일부 간의 거리를 이용하여 집도의의 머리 위치를 추정하고, 카메라(190)로부터 획득된 수술 동영상으로부터 수술 부위를 식별한다. 제어부(180)는 식별된 수술 부위의 영상과 집도의의 머리가 중첩되지 않도록 제1 내지 제3 조인트(140, 150, 160)를 제어한다.
제어부(180)는 제3 조인트(160)와 집도의의 머리 간의 거리가 미리 설정된 회피 동작 거리인지 여부를 판단하고, 제3 조인트(160)와 집도의의 머리 간의 거리가 회피 동작 거리에 해당하는 경우 집도의의 머리 위치와 반대 방향으로 제2 및 제3 조인트(150, 160)를 일정 각도 회전시켜 카메라(190)의 위치를 변경한다. 여기에서, 회피 동작 거리는 약 30mm이며, 본 발명의 일 실시예는 이에 한정되지 않고, 회피 동작 거리를 수동으로 조절할 수 있다.
여기에서, 제어부(180)는 제2 아암(130)의 길이 및 집도의의 머리 위치를 기반으로 제2 및 제3 조인트(150, 160)의 회전 각도를 연산할 수 있다. 즉, 제어부(180)는 카메라(190)가 집도의의 머리에 부딪히는 간섭이 발생하지 않는 상태로 수술 부위의 영상을 촬영할 수 있도록 제2 및 제3 조인트(150, 160)를 제어할 수 있다.
카메라(190)는 수술실에 적어도 하나 이상 설치되며, 집도 현장을 촬영하여 수술 동영상을 획득한다. 카메라(190)는 획득한 수술 동영상을 제어부(180)로 전송한다. 카메라(190)는 2D 영상을 획득하는 2D 카메라 또는 3D 영상을 획득하는 3D 카메라 중 어느 하나로 구성될 수 있다.
여기에서, 카메라(190)가 2D 카메라인 경우 카메라(190)는 2D 영상을 3D 영상으로 변환하여 제어부(180)로 전송할 수 있다. 또한, 카메라(190)는 스테레오 카메라, 팬-틸트(pan-tilt) 및 줌(zoom)이 지원되는 HD급 PTZ 카메라 등과 같이 집도 현장을 촬영할 수 있는 다양한 구성이 적용될 수 있다.
도 3은 도 1에 도시된 제어부의 상세 구성을 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 제어부(180)는 통신부(210), 영상 처리부(220), 위치 추정부(230) 및 조인트 구동부(240)를 포함한다. 통신부(210)는 센서(170) 및 카메라(190)와 통신하여 제3 조인트(160)와 집도의의 신체 일부 간의 거리 정보 및 수술 동영상을 수신받는다. 통신부(210)는 광역 통신망(WAN), 이동 통신망, 유선 통신망 등과 같이 데이터 통신망을 통해 센서(170) 및 카메라(190)와 통신할 수 있다.
영상 처리부(220)는 통신부(210)를 통해 수술 동영상을 수신받고, 수신 동영상으로부터 수술 부위를 식별한다. 예를 들어, 영상 처리부(220)는 미리 학습한 해부학적 모델을 기반으로 수술 동영상의 복수의 영상 프레임 각각에 포함된 수술 부위를 식별할 수 있다. 여기에서, 해부학적 모델은 CT, MRI, 형광 투시법, 온도 기록법, 초음파, OCT, DOT, 열 촬영, 임피던스 촬영, 레이저 촬영, 나노튜브 X-선 촬영 등과 같은 영상 기술을 사용하여 기록된 수술 부위의 영상 처리에 의해 획득될 수 있다. 해부학적 모델은 환자 또는 표준 신체 등에 의해 학습 될 수 있고, 변형 가능한 해부학적 자세를 포함하여 학습될 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 이에 한정되지 않고, 수술 부위에 식별 가능한 적어도 하나의 인식 마커가 표시되고, 영상 처리부(220)가 수술 동영상 내의 인식 마커를 검출하고, 영상 처리 기법에 따라 인식 마커의 외곽선을 따라 수술 부위를 식별할 수 있다.
위치 추정부(230)는 통신부(210)를 통해 제3 조인트(160)와 집도의의 신체 일부 간의 거리 정보를 수신받고, 제3 조인트(160)와 집도의의 신체 일부 간의 거리 정보를 이용하여 집도의의 머리 위치를 추정한다. 예를 들어, 위치 추정부(230)는 제3 조인트(160)에 근접한 집도의의 신체 중 돌출된 일부 지점 간의 거리 및 방향을 기준으로 집도의의 신체 표면을 모델링하여 집도의의 머리 위치를 추정할 수 있다.
조인트 구동부(240)는 수술 동영상 중 수술 부위의 중앙에 대응하는 초점이 카메라(190)의 화각에 중심에 대응하도록 제1 내지 제3 조인트(140, 150, 160)를 제어한다. 예를 들어, 조인트 구동부(240)는 식별된 수술 부위의 중심점의 좌표를 인식하고, 인식된 좌표가 카메라(190)의 화면 중심점이 되도록 제1 내지 제3 조인트(140, 150, 160)를 제어할 수 있다.
또한, 조인트 구동부(240)는 제3 조인트(160)와 집도의의 머리 간의 거리가 회피 동작 거리에 해당하는지를 실시간으로 판단하고, 제3 조인트(160)와 집도의의 머리 간의 거리가 회피 동작 거리에 해당하는 경우 집도의의 머리 위치와 반대 방향으로 카메라(190)가 이동하도록 제2 및 제3 조인트(150, 160)를 제어한다.
즉, 조인트 구동부(240)는 카메라(190)가 집도의의 머리를 실시간으로 자동으로 회피하고, 동시에 수술 부위의 영상을 정확한 초점으로 계속 촬영할 수 있도록 제1 내지 제3 조인트(140, 150)를 제어한다. 따라서, 카메라(190)와 집도의의 머리 간의 간섭 발생을 방지할 수 있고, 수술 부위의 영상도 정확하게 획득할 수 있다.
도 4는 도 1에 도시된 제1 조인트의 회전 동작을 설명하기 위해 도시한 도면이며, (a)는 상면도이고, (b)는 측면도이다.
도 4를 참조하면, 제1 조인트(140)는 제어부(180)에 의해 제어되어 제1 아암(120)을 수평 및 수직 방향으로 회전시킨다. 제1 조인트(140)는 (a)의 화살표로 표시한 바와 같이, 제1 아암(120)의 수평 회전 시 카메라(190)가 제1 아암(120)의 일단을 중심으로 하는 원호(A) 상에서 일정 각도만큼 이동하도록 제1 아암(120)의 수평 위치를 조절한다.
제1 조인트(140)는 (b)의 화살표로 표시한 바와 같이, 제1 아암(120)의 수직 회전 시 카메라(190)가 제1 아암(120)의 일단을 중심으로 일정 높이의 수직 방향으로 일정 각도만큼 이동하도록 제1 아암(120)의 수직 위치를 조절한다.
도 5는 도 1에 도시된 제2 조인트의 회전 동작을 설명하기 위해 도시한 도면이며, (a)는 상면도이고, (b)는 측면도이다.
도 5를 참조하면, 제2 조인트(150)는 제어부(180)에 의해 제어되어 제2 아암(130)을 전/후 방향 및 좌/우 방향으로 회전시킨다. 제2 조인트(150)는 (a)의 화살표로 표시한 바와 같이, 카메라(190)가 제2 아암(130)의 일단을 중심으로 일정 방향으로 회전하도록 제2 아암(130)의 위치를 조절한다.
제2 조인트(150)는 (b)의 화살표로 표시한 바와 같이, 카메라(190)가 제2 아암(130)의 일단을 중심으로 하는 원뿔 형상으로 움직이도록 제2 아암(130)의 위치를 조절한다. 즉, 제2 조인트(150)는 제2 아암(130)의 일단을 포함하는 중심선(B)으로부터 제2 아암(130)이 일정 각도를 형성하도록 제2 아암(130)의 위치를 조절한다.
도 6은 도 1에 도시된 카메라의 회전 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 카메라(190)는 팬(pan)/틸트(tilt)의 기능을 수행하여 카메라(190)의 화각을 제어한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라(190)는 렌즈(310), 수평 회전부(320) 및 수직 회전부(330)를 포함할 수 있다. 여기에서, 수평 회전부(320)는 제3 조인트(160)에 결합하고 카메라(190)의 팬 기능이 수행되도록, 렌즈(310)를 지면과 수평 방향으로 렌즈(310)를 수평 회전시킴으로써, 카메라(190)의 화각을 제어한다. 수직 회전부(330)는 제3 조인트(160)에 결합되고 카메라(190)의 틸트 기능이 수행되도록 렌즈(310)를 지면과 수직 방향으로 수직 회전시킴으로써, 카메라(190)의 화각을 제어한다.
제3 조인트(160)는 제어부(180)에 의해 제어되어 수술 동영상 중 수술 부위와 장애물이 중첩되지 않도록 카메라(190)의 위치를 조절한다. 또한, 제3 조인트(160)는 제어부(180)에 의해 제어되어 수술 부위의 중앙에 대응하는 초점이 화각의 중심에 대응하도록 카메라(190)의 위치를 조절한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 거치대의 회피 동작을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 거치대(100)는 제3 조인트(160)와 집도의의 머리(H) 간의 거리(d1)를 감지하고, 감지된 거리(d1)가 회피 동작 거리에 해당하는지를 판단한다. 그리고, 거치대(100)는 판단 결과에 따라 자동으로 회피 동작을 수행한다. 즉, 제3 조인트(160)와 집도의의 머리(H) 간의 거리(d1)가 미리 설정된 회피 동작 거리에 해당하는 경우 제2 및 제3 조인트(150, 160)를 자동으로 제어하여 집도의의 머리(H)의 위치와 반대 방향으로 카메라(190)를 이동시킨다.
이때, 제2 및 제3 조인트(150, 160)는 수술 부위(S)의 중앙에 대응하는 초점이 화각의 중심에 대응하도록 제어되기 때문에 카메라(190)가 집도의의 머리(H)에 부딪히는 간섭 현상도 없고, 집도의의 머리(H)가 수술 부위(S)의 영상에 중첩되지 않는 상태로 정확한 초점으로 수술 부위(S)의 영상을 촬영할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (16)

  1. 외과 수술을 촬영하는 카메라의 위치를 제어하는 거치대로서,
    몸체;
    상기 몸체와 결합하는 제1 아암(arm);
    상기 제1 아암과 결합하는 제2 아암;
    상기 몸체와 상기 제1 아암을 결합하는 제1 조인트;
    상기 제1 아암과 상기 제2 아암을 결합하는 제2 조인트;
    상기 제2 아암과 상기 카메라를 결합하는 제3 조인트; 및
    상기 카메라의 위치가 변경되도록, 상기 제1 조인트 내지 제3 조인트를 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 카메라는 상기 외과 수술을 촬영하여 수술 동영상을 생성하고,
    상기 제어부는, 상기 수술 동영상 중 수술 부위의 영상과 집도의의 신체 일부가 중첩되지 않도록, 상기 제1 조인트 내지 상기 제3 조인트를 제어하는, 거치대.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 추가로,
    상기 수술 동영상에서 상기 수술 부위를 식별하고, 상기 식별된 수술 부위의 중앙에 대응하는 초점(focus)이 상기 카메라의 화각의 중심에 대응하도록, 상기 제1 조인트 내지 상기 제3 조인트를 제어하는, 거치대.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 조인트는, 상기 몸체와 상기 제1 아암의 일단을 결합하도록 구성되고,
    상기 제어부는 추가로, 상기 카메라가 상기 제1 아암의 일단을 중심으로 하는 원호상에서 움직이도록, 상기 제1 아암의 수평 위치를 제어하는, 거치대.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는 추가로, 상기 카메라가 상기 제1 아암의 일단을 중심으로 상기 카메라가 수직 기동하도록, 상기 제1 아암의 수직 위치를 제어하는, 거치대.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2 조인트는 상기 제1 아암의 타단과 상기 제2 아암의 일단을 결합하도록 구성되고,
    상기 제어부는 추가로, 상기 카메라가 상기 제2 아암의 일단을 중심으로 하는 원뿔 형상으로 움직이도록, 상기 제2 조인트를 제어하는, 거치대.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는 추가로, 상기 카메라가 상기 제2 아암의 일단을 중심으로 일정 방향으로 회전하도록, 상기 제2 조인트를 제어하는, 거치대.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는 추가로, 상기 제2 아암의 일단을 포함하는 중심선으로부터 상기 제2 아암이 소정의 각도를 형성하도록, 상기 제2 조인트를 제어하는, 거치대.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제3 조인트는 상기 집도의 신체 일부와 상기 제3 조인트와의 거리를 측정하는 복수의 센서를 포함하고,
    상기 제어부는 추가로, 상기 측정된 거리를 이용하여 상기 집도의의 머리의 위치를 추정하고, 상기 추정된 머리의 위치를 이용하여 상기 수술 동영상 중 수술 부위 영상과 상기 머리가 중첩되지 않도록, 상기 제1 조인트 내지 상기 제3 조인트를 제어하는, 거치대.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 카메라는,
    렌즈;
    상기 렌즈를 수평 회전하는 수평 회전부; 및
    상기 렌즈를 수직 회전하는 수직 회전부를 포함하고,
    상기 제어부는 추가로, 상기 수술 동영상 중 수술 부위 영상과 집도의의 신체 일부가 중첩되지 않도록, 상기 수평 회전부 및 상기 수직 회전부를 제어하는, 거치대.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제어부는 추가로, 상기 식별된 수술 부위의 중앙에 대응하는 초점(focus)이 상기 카메라의 화각의 중심에 대응하도록, 상기 수평 회전부 및 상기 수직 회전부를 제어하는, 거치대.
  11. 몸체;
    상기 몸체에 결합하는 제1 아암;
    상기 제1 아암에 결합하고, 외과 수술을 촬영하여 수술 동영상을 생성하는 카메라를 지지하는 제2 아암;
    상기 카메라에 근접하게 설치되고, 상기 카메라와 상기 외과 수술을 집도하는 집도의의 머리 간의 거리를 측정하는 적어도 하나의 센서;
    상기 센서로부터 측정된 거리를 이용하여 상기 머리의 위치를 실시간으로 추적하고, 상기 추적된 머리의 위치 및 미리 설정된 회피 동작 거리에 따라 상기 카메라를 이동시키고, 상기 이동된 카메라의 화각의 중심이 상기 수술 동영상 내의 수술 부위의 중심이 되도록 상기 제1 및 제2 아암을 제어하는 제어부를 포함하는, 거치대.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제어부는 추가로, 상기 카메라와 상기 머리 간의 거리가 상기 회피 동작 거리에 해당하는 경우 상기 카메라를 상기 머리의 위치와 반대 방향으로 이동시키도록 상기 제1 및 제2 아암을 제어하는, 거치대.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제어부는 추가로, 상기 카메라가 상기 제1 아암의 일단을 중심으로 하는 원호 상에서 움직이도록 상기 제1 아암의 수평 위치를 제어하는, 거치대.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 제어부는 추가로, 상기 카메라가 상기 제1 아암의 일단을 중심으로 상기 카메라가 수직 방향으로 이동하도록 상기 제1 아암의 수직 위치를 제어하는, 거치대.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 제어부는 추가로, 상기 카메라가 상기 제2 아암의 일단을 중심으로 일정 방향으로 회전하도록 상기 제2 아암을 제어하는, 거치대.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 회피 동작 거리는 30mm인, 거치대.
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