专利名称：将图像或映像转换为电子信号的设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及按权利要求1的前序部分将图像或映像转换为电子信号的一种设备。
在概念“图像或映像”下既应理解为常规意义的图像，如照片，幻灯片，图纸等等，也应理解为其它的信息记录，如文字页，文件等等，但是也理解为任何种类的物体，因此也理解为移动的物体。
在EP-B1-362 737中说明了一种这样的设备，在此设备上设备内部的投影仪经镜面系统以如视频摄像机摄取范围那样同一大小将光场投影到工作面上。由摄像机以相同方式摄取此图像。投影仪和摄像机的光学装置是同步的，因此工作面上光场的大小随着摄像机变焦范围的变化在变化。扫描和照明系统保证基本上无阴影的照明和极其高的景深。由于将光精确地投影到工作面上的图像大小上不产生干扰散射光，对此还有对于用投影仪的放像并非不重要的舒适性。
通过采用具有多个透镜元件的变焦镜头使得多重焦距成为可能。在较高的变焦系数时，由于减小的分辨率，较大的失真和必要时不完全确切的颜色再现却使镜头的光强和图像再现的精度降低。
如果也能用通常在垂直布置的轴线上可以移动支承的固定镜头，所谓的再生装置，达到最好的图像质量的话，在此应平行于此校正照明装置和调节扫描距离，一种这样的装置对于演示技术，如同对于视像会议，或者在作为三维扫描的应用中通常是过大和不灵便的。
基于对这样的演示设备的可运输性和使用方便性所提出的要求，提出了限定演示设备尺寸的要求，布置在设备中的摄像机的镜头大小和摄像机的变焦范围也因此受到限制。对此还有考虑在采用具有较高变焦范围的摄像机时的价格差的商业思考。
与此相反，本发明提出的任务在于，在保持相同的景深和分辨率的情况下准备提供具有超出光学装置作用之外的变焦作用的上述方式的一种设备。
此任务通过实现权利要求1特征部分的特征解决。通过从属权利要求的特征说明有利的或另可选择的实施形式。
外加于用作为扫描头的镜面绕其轴线的，由现有技术中已知的可移动性或可回转性，甚至有镜面沿承载体的可移动性，因此将图像摄像机镜头的光程各自加长或缩短镜面移动行程的两倍。对于应摄取的摄像机，光程的加长或缩短造成应摄取图像的放大或缩小。在采用固定光学装置时，这造成变焦光学装置的效应，对于变焦光学装置来说变焦作用得到提高，而不必采用损害图像质量的其它透镜。
如果用镜面的移动并且将其采用为“变焦”，不仅使镜面绕自身的轴回转，从而保证了总是扫描在应摄取物体上的同一位置，而且相应于新的扫描距离校准摄像机镜头的焦点的话，则产生了设备的尽可能简单的可操作性。可以机械、电气或电子地实现这些应联合的功能。
以下用图纯示范性地说明本发明。
图1以斜视图示出一个设备；图2以侧视图示出按图1的设备，对此图2a示出在已调节的第二镜面情况下的光程；图3示出从中可看出按本发明变焦装置的工作方式的方框图，并且图4示出表示按软件控制的过程的流程图。
从图1和2中可以获悉用于描绘投影面10的图像的，具有布置在壳体12中光源16的设备。摄取表示在或位于投影面10上的图像的摄像机14是布置在壳体中的。但是通过相应地旋转与壳体12连接的承载臂24也可以摄取位于此投影面之外的，例如在空间中的图像或物体。
将由光源16-带镜头的投影仪-输出的光经一个第一镜面21和一个第二镜面22调整到投影面10上。重新将位于那里的，或投影到那里去的，如此方式照明的图像经两个镜面22和21反射进摄像机14的镜头中。第二镜面22在承载臂24上是可绕球铰回转的，以致于可以描绘投影面10的每个范围，或者所希望的部分范围。摄像机14和投影仪-光源16-是如此布置在壳体中的，使得摄像机和投影仪的光轴30和31相互间以少量度数的角度延伸。摄像机14是经电导线37与一个或多个再现设备，例如像显示屏38，连接的。
因此投影面是完全泛泛地将具有或没有自身图像内容的光束投影到其上的任何面，通过回转第二镜面可以任意选择此投影面，并且通过摄像机从投影面摄取图像或映像。投影面可以位于壳体上或壳体旁，例如位于桌表面上或墙表面上，或者投影面而是可由任意物体的表面形成的。
通过第二镜面绕安排在承载臂上的球铰的回转，在某种程度上自动地实现-如EP-B1-0 362 737中所公开的那样-用摄像机找到投影面的某个范围，在此镜面对于一个操作人员来说是明显可见的，同时将光束导向到恰这个范围上，并且照亮此范围。人员也就是通过将光束定向到投影面上的某个地点上来定向摄像机的摄取地点。此时由第一和第二镜面的镜面联合同时实现从图像通向镜头的光程的加长，由此可达到良好的景深，这否则只有通过超长的镜头才是可能的。从约90cm的光程起景深符合最经常有的要求。
但是以同样方式也可经第一镜面21的回转扫描、找到和转移开投影面上的任何范围。两个镜面回转运动的联合也是可能的。
按EP-B1-0 362 737的同步变焦镜头的采用保证甚至在极其不同的图像片段上的映像重合，并且尤其在遥控时提高设备的操作合意性。
如果摄像机和投影仪的两个镜头是互相可同步调节的话，不同的外加效应则是可能的，例如像找出在较大的照明的投影面上的任意地点，在此在一种这样的情况下两个变焦镜头应是互相分开地可运作的。此外甚至在镜头投影面的任意距离情况下，因此可以校正在两个镜头的两个中间光束之间的交点或角度，使得交点各自落在投影面的平面中，这促进侧面的映像重合。
自动调焦装置和/或自动可变光阑装置用于摄像机的使用者合意的摄取控制。对于极其不同的用途可以安排随带的第三光程-按EP-B1-0 362 737的公布文件-，因此例如结合测量投影面范围中的某些状态用的和/或控制镜头和/或光源用的控制单元，如像调焦，距离测量，明/暗监控等等。
现在不仅能使在其承载臂24上的第二镜面22围绕安排在此承载臂24上的球铰24a回转，如在EP-B1-0 362 737中已经公布的那样，而且如图1和2中示范性地示出的那样在此承载臂上是高度可调节的。图2a中表示了这些光程。在第二镜面22的在这里用I标记的一个第一位置中，一个第一范围b对于摄像机14变成可控制的，或由投影仪16可照明的。如果沿镜面的承载臂移动镜面22，并且-如这里所示那样-缩短光程的话，则因此一个较小的范围a变成可控制的或可照明的。为了尽管移动镜面，仍然产生到第一范围b的所希望的部分范围a上的定向，必须绕铰24a回转镜面22。因此通过系数b/a产生了单独由镜面移动产生的变焦系数。必须按照缩短的光程和因此缩短的扫描距离调整摄像机镜头上的焦距。相应于优先同步的图像大小和光大小，也应进行投影仪的镜头上的跟踪。
因此例如对于在1/2＂摄像机上的光学装置20-170mm，在距离为1.50m时是可以达到49.23mm至最大为418.46mm的图像的，这相当于为8.5的变焦系数。在折叠光程的情况下-如从图2a中可获悉的那样-。在镜面例如下降20cm时缩短扫描距离40cm，并且从36.10mm至最大为418.46mm的图像的无级扫描变成可能的。这意味着将变焦系数提高到11.6，而无分辨率和颜色真实性限制，并且无失真。由于不断地开发像具有越来越高的分辨率的CCD那样的摄取元件，这种“镜面变焦技术”拥有巨大的优点。
显然也可以通过倾翻承载臂24，也就是不移动镜面22来实现同样的效应，在此通过镜面22的或镜面21的回转，或者用两个镜面的联合回转产生了所希望的定向。经过承载臂24的倾翻必要时可以避免出现的反射。
图3现在用方框图示出经控制单元30，例如微控制器，可控制的，组织方面汇总各个功能单元用的可能的目录册。如果经控制单元30输入和采集某个变焦系数的话，则可在承载臂24上操纵实现第二镜面移动的电机31，和/或实现承载臂倾翻的电机31a，和/或实现第二镜面22绕球铰24a回转的其它的电机32，和/或实现第一镜面21回转的电机32a，以及摄像机光学装置34的焦距电机33，在此可以安排了像镜面22、21回转用的角度传感器35、35a、镜面移动用的臂长位置传感器36、或承载臂24倾翻位置用的承载臂角度传感器36a和焦距位置用的焦距位置传感器37那样的位置传感器。对于这些位置传感器可以含有电位器、增量传感器或类似的信号传感器。
也可经控制单元操纵摄像机光学装置34的变焦电机38，在此变焦位置传感器39提供相应的信号到控制单元上。如上面所示，可以互相独立地或者也联合地，必要时互相同步地操纵镜面变焦-意即加长或缩短用于通过调节镜面改变扫描距离的光程-和摄像机变焦；在完全用尽摄像机变焦之后才采用镜面变焦因此是可能的。取决于所希望的用途，可以但不必须进行镜面转动的跟踪。如上面已经提及的那样，也以相应的方式控制投影仪，甚至在这里应安排镜头调节用的位置传感器。
用于查明不同状态位置和角度位置的传感器的安排允许，相应于所希望的图像片段从任何位置中-不管是机械手动地达到此位置还是电子计算此位置，以及经控制单元确定此位置-保持各自元件的所要求的角度状态，相对状态或倾翻状态或回转状态。
图4示出具有必要作业的相继顺序的简化流程图。用所希望的变焦系数在一个第一步骤41中计算必要的所选择的光程长度，在一个第二步骤42中从此光程长度中、从由相应传感器已知的镜面距离中(承载臂长度或承载臂角度位置)和从由相应传感器已知的承载臂角度位置中计算新的承载臂长度或承载臂角度位置。如果(第三步骤43)经臂长位置传感器36确定的现实承载臂长应小于新计算的所希望的承载臂长的话，则伸出承载臂，否则收进臂。经过现实的和原来的臂长的角度传感器35，焦距位置传感器37可支配的值使得新焦距位置的计算(步骤44)成为可能，同样地使像镜面22和/或21的所需回转那样的计算(步骤45)成为可能。基于这样类型的计算值，经过操纵相应的电机重新定位焦距和镜面(步骤46)。对于相应于计算的臂长已达到新的臂长的情况，过程是结束在分路47上的(步骤48)，在与步骤43相反的情况下返回到与此相继的步骤上。对于投影仪应该意义相当地应用此简图。
显然，可以由操作人员至少部分地甚至纯机械地进行此过程，同样地像由手动机械式操作与纯粹经控制单元调节的过程那样的联合是可能的。
权利要求
1.将图像或映像转换为电子信号的设备，具有带有用于摄取存在于投影面(10)上的图像或映像的一个第一镜头(1)的一个摄像机(14)，并且具有带有用于将光束向投影面(10)调焦的一个第二镜头(3)的一个光源(16)，其中必要时两个镜头，尤其至少第一镜头，是特别构成为电机可调节的变焦镜头的，并且在此为了偏转分配给摄像机和光源的两个光程安排了支承在一个承载臂(24)上的-必要时绕一个铰(24a)可回转的-至少一个-第二-镜面(22)，尤其两个镜面(21，22)，这些(这个)镜面是布置在投影面(10)和两个镜头(1，3)之间的，其特征在于，承载臂(24)上的第二镜面(22)的相对位置是可以如此方式地改变的，即缩短或加长光程长度地。
2.按权利要求1的设备，其特征在于，经至少一个电机(31，31a)的和必要时经分配给设备的控制设备(30)遥控产生了第二镜面(22)的相对位置的调节和必要时甚至第二镜面(22)的回转，在此尤其安排了用于记录各自承载臂长度的或承载臂(24)的角度位置的至少一个位置传感器(36，36a)，和必要时安排了用于记录各自回转角度的角度传感器(35)，该位置传感器(36)和必要时角度传感器(35)将相应的信号给到控制单元(30)上。
3.按权利要求2的设备，其特征在于，构成为变焦镜头的第一镜头(1)是经控制设备(30)-必要时取决于或共同与第二镜面(22)相对位置的调节和/或与第二镜面(22)的回转地-可电机调节的，必要时经一个同步装置共同与同样可电机调节地构成的第二镜头(3)可电机调节的。
4.按权利要求2或3的设备，其特征在于，一个变焦位置传感器(39)是分配给构成为变焦镜头的第一镜头(1)的，经此变焦位置传感器相应的信号变成可供控制单元(30)支配的。
5.按权利要求2至4之一的设备，其特征在于，一个焦距位置传感器(37)是分配给用电机可调节的焦距装置装备的第一镜头(1)的，焦距位置传感器的信号变成可供控制单元(30)支配的。
6.按权利要求2至5之一的设备，其特征在于，一个变焦位置传感器和/或一个焦距位置传感器是分配给具有电机可调节焦距装置的构成为变焦镜头的第二镜头(3)的，经此(这些)位置传感器相应的信号变成可供控制单元(30)支配的。
7.按先前权利要求之一的设备，其特征在于，给第一镜面(21)分配了使得镜面(21)的倾翻成为可能的一个电机(32a)，其中必要时安排了一个传感器(35a)，经此传感器相应的信号变成可供控制单元(39)支配的。
全文摘要
转换图像或映像为电子信号的设备包括具有用于摄取存在于投影面(10)上的图像或映像的第一镜头(1)的摄像机(14)和具有用于将光束向投影面(10)调焦的第二镜头(3)的光源(16)。两个镜头,尤其至少第一镜头必要时是构成为电机可调节的变焦镜头的。为了偏转分配给摄像机和光源的两个光程安排了支承在承载臂(24)上的必要时绕铰(24a)可回转地布置在投影面(10)和两个镜头(1,3)之间的至少一个镜面(22)。
文档编号H04N1/195GK1249608SQ9911884
公开日2000年4月5日 申请日期1999年9月14日 优先权日1998年9月15日
发明者约瑟夫·沃尔弗 申请人:约瑟夫·沃尔弗