專(zhuān)利名稱(chēng)：將圖像或映像轉(zhuǎn)換為電子信號(hào)的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及按權(quán)利要求1的前序部分將圖像或映像轉(zhuǎn)換為電子信號(hào)的一種設(shè)備。
在概念“圖像或映像”下既應(yīng)理解為常規(guī)意義的圖像，如照片，幻燈片，圖紙等等，也應(yīng)理解為其它的信息記錄，如文字頁(yè)，文件等等，但是也理解為任何種類(lèi)的物體，因此也理解為移動(dòng)的物體。
在EP-B1-362 737中說(shuō)明了一種這樣的設(shè)備，在此設(shè)備上設(shè)備內(nèi)部的投影儀經(jīng)鏡面系統(tǒng)以如視頻攝像機(jī)攝取范圍那樣同一大小將光場(chǎng)投影到工作面上。由攝像機(jī)以相同方式攝取此圖像。投影儀和攝像機(jī)的光學(xué)裝置是同步的，因此工作面上光場(chǎng)的大小隨著攝像機(jī)變焦范圍的變化在變化。掃描和照明系統(tǒng)保證基本上無(wú)陰影的照明和極其高的景深。由于將光精確地投影到工作面上的圖像大小上不產(chǎn)生干擾散射光，對(duì)此還有對(duì)于用投影儀的放像并非不重要的舒適性。
通過(guò)采用具有多個(gè)透鏡元件的變焦鏡頭使得多重焦距成為可能。在較高的變焦系數(shù)時(shí)，由于減小的分辨率，較大的失真和必要時(shí)不完全確切的顏色再現(xiàn)卻使鏡頭的光強(qiáng)和圖像再現(xiàn)的精度降低。
如果也能用通常在垂直布置的軸線上可以移動(dòng)支承的固定鏡頭，所謂的再生裝置，達(dá)到最好的圖像質(zhì)量的話，在此應(yīng)平行于此校正照明裝置和調(diào)節(jié)掃描距離，一種這樣的裝置對(duì)于演示技術(shù)，如同對(duì)于視像會(huì)議，或者在作為三維掃描的應(yīng)用中通常是過(guò)大和不靈便的。
基于對(duì)這樣的演示設(shè)備的可運(yùn)輸性和使用方便性所提出的要求，提出了限定演示設(shè)備尺寸的要求，布置在設(shè)備中的攝像機(jī)的鏡頭大小和攝像機(jī)的變焦范圍也因此受到限制。對(duì)此還有考慮在采用具有較高變焦范圍的攝像機(jī)時(shí)的價(jià)格差的商業(yè)思考。
與此相反，本發(fā)明提出的任務(wù)在于，在保持相同的景深和分辨率的情況下準(zhǔn)備提供具有超出光學(xué)裝置作用之外的變焦作用的上述方式的一種設(shè)備。
此任務(wù)通過(guò)實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1特征部分的特征解決。通過(guò)從屬權(quán)利要求的特征說(shuō)明有利的或另可選擇的實(shí)施形式。
外加于用作為掃描頭的鏡面繞其軸線的，由現(xiàn)有技術(shù)中已知的可移動(dòng)性或可回轉(zhuǎn)性，甚至有鏡面沿承載體的可移動(dòng)性，因此將圖像攝像機(jī)鏡頭的光程各自加長(zhǎng)或縮短鏡面移動(dòng)行程的兩倍。對(duì)于應(yīng)攝取的攝像機(jī)，光程的加長(zhǎng)或縮短造成應(yīng)攝取圖像的放大或縮小。在采用固定光學(xué)裝置時(shí)，這造成變焦光學(xué)裝置的效應(yīng)，對(duì)于變焦光學(xué)裝置來(lái)說(shuō)變焦作用得到提高，而不必采用損害圖像質(zhì)量的其它透鏡。
如果用鏡面的移動(dòng)并且將其采用為“變焦”，不僅使鏡面繞自身的軸回轉(zhuǎn)，從而保證了總是掃描在應(yīng)攝取物體上的同一位置，而且相應(yīng)于新的掃描距離校準(zhǔn)攝像機(jī)鏡頭的焦點(diǎn)的話，則產(chǎn)生了設(shè)備的盡可能簡(jiǎn)單的可操作性?？梢詸C(jī)械、電氣或電子地實(shí)現(xiàn)這些應(yīng)聯(lián)合的功能。
以下用圖純示范性地說(shuō)明本發(fā)明。


圖1以斜視圖示出一個(gè)設(shè)備；圖2以側(cè)視圖示出按圖1的設(shè)備，對(duì)此圖2a示出在已調(diào)節(jié)的第二鏡面情況下的光程；圖3示出從中可看出按本發(fā)明變焦裝置的工作方式的方框圖，并且圖4示出表示按軟件控制的過(guò)程的流程圖。
從圖1和2中可以獲悉用于描繪投影面10的圖像的，具有布置在殼體12中光源16的設(shè)備。攝取表示在或位于投影面10上的圖像的攝像機(jī)14是布置在殼體中的。但是通過(guò)相應(yīng)地旋轉(zhuǎn)與殼體12連接的承載臂24也可以攝取位于此投影面之外的，例如在空間中的圖像或物體。
將由光源16-帶鏡頭的投影儀-輸出的光經(jīng)一個(gè)第一鏡面21和一個(gè)第二鏡面22調(diào)整到投影面10上。重新將位于那里的，或投影到那里去的，如此方式照明的圖像經(jīng)兩個(gè)鏡面22和21反射進(jìn)攝像機(jī)14的鏡頭中。第二鏡面22在承載臂24上是可繞球鉸回轉(zhuǎn)的，以致于可以描繪投影面10的每個(gè)范圍，或者所希望的部分范圍。攝像機(jī)14和投影儀-光源16-是如此布置在殼體中的，使得攝像機(jī)和投影儀的光軸30和31相互間以少量度數(shù)的角度延伸。攝像機(jī)14是經(jīng)電導(dǎo)線37與一個(gè)或多個(gè)再現(xiàn)設(shè)備，例如像顯示屏38，連接的。
因此投影面是完全泛泛地將具有或沒(méi)有自身圖像內(nèi)容的光束投影到其上的任何面，通過(guò)回轉(zhuǎn)第二鏡面可以任意選擇此投影面，并且通過(guò)攝像機(jī)從投影面攝取圖像或映像。投影面可以位于殼體上或殼體旁，例如位于桌表面上或墻表面上，或者投影面而是可由任意物體的表面形成的。
通過(guò)第二鏡面繞安排在承載臂上的球鉸的回轉(zhuǎn)，在某種程度上自動(dòng)地實(shí)現(xiàn)-如EP-B1-0 362 737中所公開(kāi)的那樣-用攝像機(jī)找到投影面的某個(gè)范圍，在此鏡面對(duì)于一個(gè)操作人員來(lái)說(shuō)是明顯可見(jiàn)的，同時(shí)將光束導(dǎo)向到恰這個(gè)范圍上，并且照亮此范圍。人員也就是通過(guò)將光束定向到投影面上的某個(gè)地點(diǎn)上來(lái)定向攝像機(jī)的攝取地點(diǎn)。此時(shí)由第一和第二鏡面的鏡面聯(lián)合同時(shí)實(shí)現(xiàn)從圖像通向鏡頭的光程的加長(zhǎng)，由此可達(dá)到良好的景深，這否則只有通過(guò)超長(zhǎng)的鏡頭才是可能的。從約90cm的光程起景深符合最經(jīng)常有的要求。
但是以同樣方式也可經(jīng)第一鏡面21的回轉(zhuǎn)掃描、找到和轉(zhuǎn)移開(kāi)投影面上的任何范圍。兩個(gè)鏡面回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的聯(lián)合也是可能的。
按EP-B1-0 362 737的同步變焦鏡頭的采用保證甚至在極其不同的圖像片段上的映像重合，并且尤其在遙控時(shí)提高設(shè)備的操作合意性。
如果攝像機(jī)和投影儀的兩個(gè)鏡頭是互相可同步調(diào)節(jié)的話，不同的外加效應(yīng)則是可能的，例如像找出在較大的照明的投影面上的任意地點(diǎn)，在此在一種這樣的情況下兩個(gè)變焦鏡頭應(yīng)是互相分開(kāi)地可運(yùn)作的。此外甚至在鏡頭投影面的任意距離情況下，因此可以校正在兩個(gè)鏡頭的兩個(gè)中間光束之間的交點(diǎn)或角度，使得交點(diǎn)各自落在投影面的平面中，這促進(jìn)側(cè)面的映像重合。
自動(dòng)調(diào)焦裝置和/或自動(dòng)可變光闌裝置用于攝像機(jī)的使用者合意的攝取控制。對(duì)于極其不同的用途可以安排隨帶的第三光程-按EP-B1-0 362 737的公布文件-，因此例如結(jié)合測(cè)量投影面范圍中的某些狀態(tài)用的和/或控制鏡頭和/或光源用的控制單元，如像調(diào)焦，距離測(cè)量，明/暗監(jiān)控等等。
現(xiàn)在不僅能使在其承載臂24上的第二鏡面22圍繞安排在此承載臂24上的球鉸24a回轉(zhuǎn)，如在EP-B1-0 362 737中已經(jīng)公布的那樣，而且如圖1和2中示范性地示出的那樣在此承載臂上是高度可調(diào)節(jié)的。圖2a中表示了這些光程。在第二鏡面22的在這里用I標(biāo)記的一個(gè)第一位置中，一個(gè)第一范圍b對(duì)于攝像機(jī)14變成可控制的，或由投影儀16可照明的。如果沿鏡面的承載臂移動(dòng)鏡面22，并且-如這里所示那樣-縮短光程的話，則因此一個(gè)較小的范圍a變成可控制的或可照明的。為了盡管移動(dòng)鏡面，仍然產(chǎn)生到第一范圍b的所希望的部分范圍a上的定向，必須繞鉸24a回轉(zhuǎn)鏡面22。因此通過(guò)系數(shù)b/a產(chǎn)生了單獨(dú)由鏡面移動(dòng)產(chǎn)生的變焦系數(shù)。必須按照縮短的光程和因此縮短的掃描距離調(diào)整攝像機(jī)鏡頭上的焦距。相應(yīng)于優(yōu)先同步的圖像大小和光大小，也應(yīng)進(jìn)行投影儀的鏡頭上的跟蹤。
因此例如對(duì)于在1/2＂攝像機(jī)上的光學(xué)裝置20-170mm，在距離為1.50m時(shí)是可以達(dá)到49.23mm至最大為418.46mm的圖像的，這相當(dāng)于為8.5的變焦系數(shù)。在折疊光程的情況下-如從圖2a中可獲悉的那樣-。在鏡面例如下降20cm時(shí)縮短掃描距離40cm，并且從36.10mm至最大為418.46mm的圖像的無(wú)級(jí)掃描變成可能的。這意味著將變焦系數(shù)提高到11.6，而無(wú)分辨率和顏色真實(shí)性限制，并且無(wú)失真。由于不斷地開(kāi)發(fā)像具有越來(lái)越高的分辨率的CCD那樣的攝取元件，這種“鏡面變焦技術(shù)”擁有巨大的優(yōu)點(diǎn)。
顯然也可以通過(guò)傾翻承載臂24，也就是不移動(dòng)鏡面22來(lái)實(shí)現(xiàn)同樣的效應(yīng)，在此通過(guò)鏡面22的或鏡面21的回轉(zhuǎn)，或者用兩個(gè)鏡面的聯(lián)合回轉(zhuǎn)產(chǎn)生了所希望的定向。經(jīng)過(guò)承載臂24的傾翻必要時(shí)可以避免出現(xiàn)的反射。
圖3現(xiàn)在用方框圖示出經(jīng)控制單元30，例如微控制器，可控制的，組織方面匯總各個(gè)功能單元用的可能的目錄冊(cè)。如果經(jīng)控制單元30輸入和采集某個(gè)變焦系數(shù)的話，則可在承載臂24上操縱實(shí)現(xiàn)第二鏡面移動(dòng)的電機(jī)31，和/或?qū)崿F(xiàn)承載臂傾翻的電機(jī)31a，和/或?qū)崿F(xiàn)第二鏡面22繞球鉸24a回轉(zhuǎn)的其它的電機(jī)32，和/或?qū)崿F(xiàn)第一鏡面21回轉(zhuǎn)的電機(jī)32a，以及攝像機(jī)光學(xué)裝置34的焦距電機(jī)33，在此可以安排了像鏡面22、21回轉(zhuǎn)用的角度傳感器35、35a、鏡面移動(dòng)用的臂長(zhǎng)位置傳感器36、或承載臂24傾翻位置用的承載臂角度傳感器36a和焦距位置用的焦距位置傳感器37那樣的位置傳感器。對(duì)于這些位置傳感器可以含有電位器、增量傳感器或類(lèi)似的信號(hào)傳感器。
也可經(jīng)控制單元操縱攝像機(jī)光學(xué)裝置34的變焦電機(jī)38，在此變焦位置傳感器39提供相應(yīng)的信號(hào)到控制單元上。如上面所示，可以互相獨(dú)立地或者也聯(lián)合地，必要時(shí)互相同步地操縱鏡面變焦-意即加長(zhǎng)或縮短用于通過(guò)調(diào)節(jié)鏡面改變掃描距離的光程-和攝像機(jī)變焦；在完全用盡攝像機(jī)變焦之后才采用鏡面變焦因此是可能的。取決于所希望的用途，可以但不必須進(jìn)行鏡面轉(zhuǎn)動(dòng)的跟蹤。如上面已經(jīng)提及的那樣，也以相應(yīng)的方式控制投影儀，甚至在這里應(yīng)安排鏡頭調(diào)節(jié)用的位置傳感器。
用于查明不同狀態(tài)位置和角度位置的傳感器的安排允許，相應(yīng)于所希望的圖像片段從任何位置中-不管是機(jī)械手動(dòng)地達(dá)到此位置還是電子計(jì)算此位置，以及經(jīng)控制單元確定此位置-保持各自元件的所要求的角度狀態(tài)，相對(duì)狀態(tài)或傾翻狀態(tài)或回轉(zhuǎn)狀態(tài)。
圖4示出具有必要作業(yè)的相繼順序的簡(jiǎn)化流程圖。用所希望的變焦系數(shù)在一個(gè)第一步驟41中計(jì)算必要的所選擇的光程長(zhǎng)度，在一個(gè)第二步驟42中從此光程長(zhǎng)度中、從由相應(yīng)傳感器已知的鏡面距離中(承載臂長(zhǎng)度或承載臂角度位置)和從由相應(yīng)傳感器已知的承載臂角度位置中計(jì)算新的承載臂長(zhǎng)度或承載臂角度位置。如果(第三步驟43)經(jīng)臂長(zhǎng)位置傳感器36確定的現(xiàn)實(shí)承載臂長(zhǎng)應(yīng)小于新計(jì)算的所希望的承載臂長(zhǎng)的話，則伸出承載臂，否則收進(jìn)臂。經(jīng)過(guò)現(xiàn)實(shí)的和原來(lái)的臂長(zhǎng)的角度傳感器35，焦距位置傳感器37可支配的值使得新焦距位置的計(jì)算(步驟44)成為可能，同樣地使像鏡面22和/或21的所需回轉(zhuǎn)那樣的計(jì)算(步驟45)成為可能。基于這樣類(lèi)型的計(jì)算值，經(jīng)過(guò)操縱相應(yīng)的電機(jī)重新定位焦距和鏡面(步驟46)。對(duì)于相應(yīng)于計(jì)算的臂長(zhǎng)已達(dá)到新的臂長(zhǎng)的情況，過(guò)程是結(jié)束在分路47上的(步驟48)，在與步驟43相反的情況下返回到與此相繼的步驟上。對(duì)于投影儀應(yīng)該意義相當(dāng)?shù)貞?yīng)用此簡(jiǎn)圖。
顯然，可以由操作人員至少部分地甚至純機(jī)械地進(jìn)行此過(guò)程，同樣地像由手動(dòng)機(jī)械式操作與純粹經(jīng)控制單元調(diào)節(jié)的過(guò)程那樣的聯(lián)合是可能的。
權(quán)利要求
1.將圖像或映像轉(zhuǎn)換為電子信號(hào)的設(shè)備，具有帶有用于攝取存在于投影面(10)上的圖像或映像的一個(gè)第一鏡頭(1)的一個(gè)攝像機(jī)(14)，并且具有帶有用于將光束向投影面(10)調(diào)焦的一個(gè)第二鏡頭(3)的一個(gè)光源(16)，其中必要時(shí)兩個(gè)鏡頭，尤其至少第一鏡頭，是特別構(gòu)成為電機(jī)可調(diào)節(jié)的變焦鏡頭的，并且在此為了偏轉(zhuǎn)分配給攝像機(jī)和光源的兩個(gè)光程安排了支承在一個(gè)承載臂(24)上的-必要時(shí)繞一個(gè)鉸(24a)可回轉(zhuǎn)的-至少一個(gè)-第二-鏡面(22)，尤其兩個(gè)鏡面(21，22)，這些(這個(gè))鏡面是布置在投影面(10)和兩個(gè)鏡頭(1，3)之間的，其特征在于，承載臂(24)上的第二鏡面(22)的相對(duì)位置是可以如此方式地改變的，即縮短或加長(zhǎng)光程長(zhǎng)度地。
2.按權(quán)利要求1的設(shè)備，其特征在于，經(jīng)至少一個(gè)電機(jī)(31，31a)的和必要時(shí)經(jīng)分配給設(shè)備的控制設(shè)備(30)遙控產(chǎn)生了第二鏡面(22)的相對(duì)位置的調(diào)節(jié)和必要時(shí)甚至第二鏡面(22)的回轉(zhuǎn)，在此尤其安排了用于記錄各自承載臂長(zhǎng)度的或承載臂(24)的角度位置的至少一個(gè)位置傳感器(36，36a)，和必要時(shí)安排了用于記錄各自回轉(zhuǎn)角度的角度傳感器(35)，該位置傳感器(36)和必要時(shí)角度傳感器(35)將相應(yīng)的信號(hào)給到控制單元(30)上。
3.按權(quán)利要求2的設(shè)備，其特征在于，構(gòu)成為變焦鏡頭的第一鏡頭(1)是經(jīng)控制設(shè)備(30)-必要時(shí)取決于或共同與第二鏡面(22)相對(duì)位置的調(diào)節(jié)和/或與第二鏡面(22)的回轉(zhuǎn)地-可電機(jī)調(diào)節(jié)的，必要時(shí)經(jīng)一個(gè)同步裝置共同與同樣可電機(jī)調(diào)節(jié)地構(gòu)成的第二鏡頭(3)可電機(jī)調(diào)節(jié)的。
4.按權(quán)利要求2或3的設(shè)備，其特征在于，一個(gè)變焦位置傳感器(39)是分配給構(gòu)成為變焦鏡頭的第一鏡頭(1)的，經(jīng)此變焦位置傳感器相應(yīng)的信號(hào)變成可供控制單元(30)支配的。
5.按權(quán)利要求2至4之一的設(shè)備，其特征在于，一個(gè)焦距位置傳感器(37)是分配給用電機(jī)可調(diào)節(jié)的焦距裝置裝備的第一鏡頭(1)的，焦距位置傳感器的信號(hào)變成可供控制單元(30)支配的。
6.按權(quán)利要求2至5之一的設(shè)備，其特征在于，一個(gè)變焦位置傳感器和/或一個(gè)焦距位置傳感器是分配給具有電機(jī)可調(diào)節(jié)焦距裝置的構(gòu)成為變焦鏡頭的第二鏡頭(3)的，經(jīng)此(這些)位置傳感器相應(yīng)的信號(hào)變成可供控制單元(30)支配的。
7.按先前權(quán)利要求之一的設(shè)備，其特征在于，給第一鏡面(21)分配了使得鏡面(21)的傾翻成為可能的一個(gè)電機(jī)(32a)，其中必要時(shí)安排了一個(gè)傳感器(35a)，經(jīng)此傳感器相應(yīng)的信號(hào)變成可供控制單元(39)支配的。
全文摘要
轉(zhuǎn)換圖像或映像為電子信號(hào)的設(shè)備包括具有用于攝取存在于投影面(10)上的圖像或映像的第一鏡頭(1)的攝像機(jī)(14)和具有用于將光束向投影面(10)調(diào)焦的第二鏡頭(3)的光源(16)。兩個(gè)鏡頭,尤其至少第一鏡頭必要時(shí)是構(gòu)成為電機(jī)可調(diào)節(jié)的變焦鏡頭的。為了偏轉(zhuǎn)分配給攝像機(jī)和光源的兩個(gè)光程安排了支承在承載臂(24)上的必要時(shí)繞鉸(24a)可回轉(zhuǎn)地布置在投影面(10)和兩個(gè)鏡頭(1,3)之間的至少一個(gè)鏡面(22)。
文檔編號(hào)H04N1/195GK1249608SQ9911884
公開(kāi)日2000年4月5日 申請(qǐng)日期1999年9月14日 優(yōu)先權(quán)日1998年9月15日
發(fā)明者約瑟夫·沃爾弗 申請(qǐng)人:約瑟夫·沃爾弗