TWI704810B - 攝影裝置 - Google Patents

Abstract

一種攝影裝置包含光發射器、光接收器、處理器、可調式聚焦透鏡以及驅動模組。光發射器配置以發射光線至物件。光接收器配置以接收經反射之光線。處理器配置以根據光線之發射與接收而產生驅動值。可調式聚焦透鏡具有焦距。驅動模組配置以根據驅動值驅動可調式聚焦透鏡而調整焦距。

Description

攝影裝置

本發明是有關於一種攝影裝置。

一般而言，為了提供醫學上的教學、觀摩用的直播以及作為日後醫療糾紛的佐證等用途，會在手術照明設備上裝設攝影單元，藉以記錄手術的過程。然而，由於裝設在手術照明設備上的攝影單元與手術部位之間的距離較遠，且攝影單元的視線很容易被醫護人員的頭部阻擋，因此往往會有難以維持良好拍攝品質的問題。

有鑑於此，現有一種眼鏡式攝影設備，將一攝像頭設置在一眼鏡結構上，並由進行手術的醫師配戴，如此一來，攝像頭與醫師的視線平行，因此可記錄下品質較好的影像。一般來說，為了提供清晰的影像，這種攝影設備通常採用較廣角的視角且無須對焦。然而，這樣的作法雖可使影像中的各部分大致上清晰，但若為了更進一步觀看特定部位而局部放大影像時，放大的部分將受限於解析度的因素而無法清楚地呈現影像細節。

因此，如何提出一種可解決上述問題的攝影裝置，是目前業界亟欲投入研發資源解決的問題之一。

有鑑於此，本發明之一目的在於提出一種可以解決上述問題的攝影裝置。

為了達到上述目的，依據本發明之一實施方式，一種攝影裝置包含光發射器、光接收器、處理器、可調式聚焦透鏡以及驅動模組。光發射器配置以發射光線至物件。光接收器配置以接收經反射之光線。處理器配置以根據光線之發射與接收而產生驅動值。可調式聚焦透鏡具有焦距。驅動模組配置以根據驅動值驅動可調式聚焦透鏡而調整焦距。

於本發明的一或多個實施方式中，處理器配置以根據光線之發射與接收而產生距離值，並配置以根據距離值產生驅動值。

於本發明的一或多個實施方式中，可調式聚焦透鏡具有工作範圍。處理器配置以僅在距離值位於工作範圍以內時根據距離值產生驅動值。

於本發明的一或多個實施方式中，處理器還配置以根據電壓-景深範圍對照表產生驅動值，使得距離值實質上位於驅動值所對應之景深範圍的中央。

於本發明的一或多個實施方式中，光接收器配置以在接收經反射之光線時對應產生電訊號。處理器還配置以濾除電訊號中之雜訊。

於本發明的一或多個實施方式中，可調式聚焦透鏡為液態透鏡。

於本發明的一或多個實施方式中，攝影裝置進一步包含光指示模組。光指示模組配置以發射指示光至物件。

於本發明的一或多個實施方式中，光指示模組包含指示光源以及聚焦透鏡。指示光源配置以發射指示光。聚焦透鏡配置以聚焦指示光。

於本發明的一或多個實施方式中，攝影裝置進一步包含影像感測器。影像感測器配置以經由可調式聚焦透鏡感測關於物件之影像。處理器還配置以根據指示光在影像中之照射範圍產生裁切影像。

於本發明的一或多個實施方式中，攝影裝置進一步包含影像感測器。影像感測器配置以經由可調式聚焦透鏡感測關於物件之影像。

於本發明的一或多個實施方式中，攝影裝置進一步包含透鏡組。透鏡組光學耦合於可調式聚焦透鏡與影像感測器之間。影像係由透鏡組光學放大而獲得。

綜上所述，本發明之攝影裝置係採用光學放大之視角，並配合快速動態之自動對焦技術，藉以獲得使用者所欲拍攝之局部部位之影像，且此影像可讓使用者獲得清晰且具高解析度之影像細節。本發明之攝影裝置還包含光指示模組，藉以方便指示使用者攝影裝置目前攝影的位置是否為所欲拍攝之部位。

以上所述僅係用以闡述本發明所欲解決的問題、解決問題的技術手段、及其產生的功效等等，本發明之具體細節將在下文的實施方式及相關圖式中詳細介紹。

100、200‧‧‧攝影裝置

110‧‧‧光發射器

120‧‧‧光接收器

130‧‧‧處理器

140‧‧‧可調式聚焦透鏡

150‧‧‧驅動模組

151‧‧‧電壓產生單元

160‧‧‧光指示模組

161‧‧‧指示光源

162‧‧‧聚焦透鏡

170‧‧‧影像感測器

180‧‧‧透鏡組

D1、D2、D3‧‧‧景深範圍

V1、V2、V3‧‧‧電壓值

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：

第1圖為繪示根據本發明一實施方式之攝影裝置的功能方塊圖。

第2圖為繪示根據本發明一實施方式之攝影裝置的電壓值-景深關係圖。

第3圖為繪示根據本發明另一實施方式之攝影裝置的功能方塊圖。

以下將以圖式揭露本發明之複數個實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說，在本發明部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。

請參照第1圖，其為繪示根據本發明一實施方式之攝影裝置100的功能方塊圖。如第1圖所示，於本實施方式中，攝影裝置100包含光發射器110、光接收器120、處理器130、可調式聚焦透鏡140以及驅動模組150。光發射器110配置以發射光線至物件。光接收器120配置以接收經反射之光線。處理器130配置以根據光線之發射與接收而產生驅動值。 可調式聚焦透鏡140具有焦距。驅動模組150配置以根據驅動值驅動可調式聚焦透鏡140而調整焦距。於一些實施方式中，前述驅動值為電壓值，但本發明並不以此為限。

於一些實施方式中，攝影裝置100進一步包含影像感測器170以及透鏡組180。影像感測器170配置以經由可調式聚焦透鏡140感測關於物件之影像。透鏡組180光學耦合於可調式聚焦透鏡140與影像感測器170之間。

於一些實施方式中，透鏡組180包含複數個透鏡。這些透鏡的功能在於提供光學放大之成像視角，同時具有較長的景深。於一些實施方式中，所採用之影像感測器170的每顆晶粒係具有較大的影像感測面積，藉以消除影像的雜訊。

藉由前述結構配置，本實施方式之攝影裝置100即可採用光學放大之視角，並配合快速動態之自動對焦技術，藉以獲得使用者所欲拍攝之局部部位之影像，且此影像可讓使用者獲得清晰且具高解析度之影像細節。

於一些實施方式中，光發射器110為雷射發射器，並且光接收器120為雷射接收器，但本發明並不以此為限。於其他實施方式中，光發射器110為紅外線發射器，並且光接收器120為紅外線接收器。

於一些實施方式中，驅動模組150係配置以利用驅動值驅動可調式聚焦透鏡140。具體來說，於一些實施方式中，驅動模組150包含電壓產生單元151。電壓產生單元151配置以利用前述驅動值驅動可調式聚焦透鏡140。具體來說，電壓產生單元151根據前述驅動值產生電壓以驅動可調式聚 焦透鏡140。

於一些實施方式中，處理器130係根據光發射器110發射光線的時間點與光接收器120接收光線的時間點來產生距離值。舉例來說，處理器130可根據預定之演算法即時根據光發射器110發射光線的時間點與光接收器120接收光線的時間點之間的時間差值計算出距離值。於其他實施方式中，處理器130亦可根據預設之一時間差-距離對照表而獲得前述時間差值所對應之距離值。

於一些實施方式中，處理器130可進一步根據預定之演算法即時將距離值轉換成對應之驅動值。於其他實施方式中，處理器130亦可進一步根據預設之一距離-電壓對照表而獲得前述距離值所對應之驅動值。於一些實施方式中，可調式聚焦透鏡140為液態透鏡。液態透鏡是將液體作為透鏡，並藉由改變液體的曲率來改變焦距。在處理器130產生前述驅動值之後，電壓產生單元151係根據此驅動值產生對應之電壓給可調式聚焦透鏡140，亦即以外加電壓的方式改變可調式聚焦透鏡140的形狀，進而改變其焦距。藉此，本實施方式之攝影裝置100即可自動地適應所欲拍攝之物件，而不需要機械裝置的輔助，只需改變兩極電壓來修改可調式聚焦透鏡140的外形，就可達到聚焦和變焦的目的。與傳統的鏡頭相比，本實施方式之攝影裝置100具有體積小、價格低、耗電量小、變焦速度快、壽命長、成像的質量好等優點。

於一些實施方式中，光接收器120在接收經反射之光線時可對應產生電訊號。處理器130還配置以濾除電訊號 中之雜訊。舉例來說，當處理器130所產生之距離值瞬間劇烈改變(例如由30公分變成3公分)時，處理器130可將此劇烈改變之距離值濾除而不採納。藉此，本實施方式之攝影裝置100防止可調式聚焦透鏡140對應於雜訊而調整其焦距，從而提供較佳的使用者體驗。

於一些實施方式中，可調式聚焦透鏡140具有工作範圍。處理器130配置以僅在距離值位於工作範圍以內時根據距離值產生驅動值。舉例來說，可調式聚焦透鏡140具有工作範圍為約4公分至約200公分。當處理器130所產生之距離值小於3公分時，已超出了可調式聚焦透鏡140可調整之焦距的下限，因此處理器130無必要根據距離值產生驅動值。當處理器130所產生之距離值大於200公分時，已超出了可調式聚焦透鏡140可調整之焦距的上限，因此處理器130亦無必要根據距離值產生驅動值。藉此，本實施方式之攝影裝置100可僅在必要時驅動可調式聚焦透鏡140調整其焦距，從而減少耗能並延長零件的使用壽命。

請參照第2圖，其為繪示根據本發明一實施方式之攝影裝置100的電壓值-景深關係圖。如第2圖所示，本實施方式之攝影裝置100所拍攝之物件係以蘋果為例。當處理器130產生出距離值之後，使電壓產生單元151利用電壓值V1、V2、V3的任一者驅動可調式聚焦透鏡140皆可使蘋果位於景深範圍D1、D2、D3內，從而皆可獲得清晰之蘋果影像。然而，如第2圖所示，當有距離偵測上的小變動時，蘋果容易超出景深範圍D1、D3，則顯然電壓值V2是較佳的選擇。因此，於一 些實施方式中，處理器所產生的電壓值V2可使得距離值實質上位於景深範圍D2的中央。於實務上，攝影裝置100之完整的電壓-景深範圍對照表可基於以上原則經由實驗測試而獲得。

請參照第3圖，其為繪示根據本發明另一實施方式之攝影裝置200的功能方塊圖。相較於第1圖所示之實施方式，本實施方式中的攝影裝置200進一步包含光指示模組160。光指示模組160配置以發射指示光至物件。具體來說，於一些實施方式中，光指示模組160包含指示光源161以及聚焦透鏡162。指示光源161配置以發射指示光。聚焦透鏡162配置以聚焦指示光。由於指示光經過聚焦透鏡162之聚焦後的光束角度較小，因此具有聚焦的探照效果，藉以方便指示使用者攝影裝置200所拍攝的位置是否為預定位置(例如，手術部位)。

於一些實施方式中，指示光源161為發光二極體，但本發明並不以此為限。於實際應用中，亦可替換為其他類似之光源。

於一些實施方式中，光發射器110所發射的光線可沿著與攝影裝置200之拍攝方向實質上相同的方向照射，以減少對焦誤差。於一些實施方式中，經聚焦之指示光可沿著與攝影裝置200之拍攝方向實質上相同的方向照射，以減少指示誤差。

於一些實施方式中，處理器130還配置以根據指示光在影像中之照射範圍產生裁切影像。舉例來說，指示光在影像感測器170所拍攝的原始影像中之照射範圍佔原始影像 之面積為約30%。經處理器130處理之後，指示光在裁切影像中之照射範圍佔裁切影像之面積為約70%，且位置大致上在裁切影像的中央。當被攝影物件太近時，指示光在原始影像中之照射範圍會較偏向下方，這時候裁切影像的裁切範圍也會向下移動，使得指示光之照射範圍仍大致上在裁切影像的中央。藉此，本實施方式之攝影裝置200即可因應於指示光的照射範圍而可自動地產出此照射範圍所對應之清晰影像。另需說明的是，影像感測器170的尺寸(感光範圍)需要大於所欲顯示或儲存的影像範圍，才能進行上述裁切處理。

由以上對於本發明之具體實施方式之詳述，可以明顯地看出，本發明之攝影裝置係採用光學放大之視角，並配合快速動態之自動對焦技術，藉以獲得使用者所欲拍攝之局部部位之影像，且此影像可讓使用者獲得清晰且具高解析度之影像細節。本發明之攝影裝置還包含光指示模組，藉以方便指示使用者攝影裝置目前攝影的位置是否為所欲拍攝之部位。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並不用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作各種的更動與潤飾，因此本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧攝影裝置

110‧‧‧光發射器

120‧‧‧光接收器

130‧‧‧處理器

140‧‧‧可調式聚焦透鏡

150‧‧‧驅動模組

151‧‧‧電壓產生單元

170‧‧‧影像感測器

180‧‧‧透鏡組

Claims (8)

1. 一種攝影裝置，包含：一光發射器，配置以發射一光線至一物件；一光接收器，配置以接收經反射之該光線；一處理器，配置以根據該光線之發射與接收而產生一驅動值；一可調式聚焦透鏡，具有一焦距；一驅動模組，配置以根據該驅動值驅動該可調式聚焦透鏡而調整該焦距；一光指示模組，配置以發射一指示光至該物件；以及一影像感測器，配置以經由該可調式聚焦透鏡感測關於該物件之一影像，其中該處理器還配置以根據該指示光在該影像中之一照射範圍產生一裁切影像，致使該照射範圍在該裁切影像的中央。
2. 如請求項1所述之攝影裝置，其中處理器配置以根據該光線之發射與接收而產生一距離值，並配置以根據該距離值產生該驅動值。
3. 如請求項2所述之攝影裝置，其中該可調式聚焦透鏡具有一工作範圍，並且該處理器配置以僅在該距離值位於該工作範圍以內時根據該距離值產生該驅動值。
4. 如請求項2所述之攝影裝置，其中該處理器 還配置以根據一電壓-景深範圍對照表產生該驅動值，使得該距離值實質上位於該驅動值所對應之一景深範圍的中央。
5. 如請求項1所述之攝影裝置，其中該光接收器配置以在接收經反射之該光線時對應產生一電訊號，並且該處理器還配置以濾除該電訊號中之雜訊。
6. 如請求項1所述之攝影裝置，其中該可調式聚焦透鏡為一液態透鏡。
7. 如請求項1所述之攝影裝置，其中該光指示模組包含：一指示光源，配置以發射該指示光；以及一聚焦透鏡，配置以聚焦該指示光。
8. 如請求項1所述之攝影裝置，進一步包含一透鏡組，光學耦合於該可調式聚焦透鏡與該影像感測器之間，其中該影像係由該透鏡組光學放大而獲得。

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