CN1041854A - 图片转换成视频信号的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用以将图片转换成视频信号的装置。一摄象机14共同与一光源16通过一反射系统21、22而对准一投影面10,该投影面可位于装置上或在其近旁、光源76前可放置透光图片如幻灯片,因而它可在投影面10上显象并从该处摄录图象。代替这种投影的图象,可将物体照亮并摄录。两装置相连,并各借助一监视器38即可制成一多用图象电话。
Description
本发明涉及如权利要求1的上位概念所述的、用于将图片或插图转换成视频信号的装置及方法。所述的“图片或插图”概念在此不仅具有如照片、幻灯片、绘图等传统含义,而且还应理解为如书页、文件等信息记录以及一切动态的及静止的对象。
这种已知装置一般具有一外壳、一带有一物镜和一光源的视频摄象机,光源大多数个固定于可调支架上的灯泡构成,以照亮图片或被摄对象。对已知装置而言,摄象机设有一用以在照射光程中变换方向的反光镜,从而摄象机可朝上方向调整,如此可节省结构高度。本发明中所述光源主要为可见光。
借助上述已知装置,图片由一视频摄象机摄录,以便之后在一示屏中显示出或摄录,否则即如已知方式将之再处理。
这种已知装置的缺陷是其只具有很小的景深,此外照射光很难调整,从而常在图片上产生反光或阴影而干扰重放质量。另外,灯泡发热也不利操作,灯泡易被碰烧坏。摄象机难以在所希望的摄录位置定向,且缩短伸长亦不便,因此,对各种已知装置而言,定向辅助如照明光等必须照射到图上,以便使诸如在地图上的定向成为可能,同时为使灯泡达到一均衡的照射强度必需经常进行再调节。这就意味着费用增加及操作烦锁。
此外,在英国专利GB-PS1572151中披露了一种阅读和显示器,其通过一视频摄象机给一电视电话记录书稿并在一监视器中传给电话。该摄录器具有一水平设置的摄象机,该机通过一可调反光镜而对准书稿。用普通灯泡照亮书稿,因为灯泡的照射光程是完全随意且无专门定向地照射到书稿上,故摄象器边上的操作人员不能确定摄象机空间实际上已摄录下书上哪些章节。虽通过在摄象机前放置反射镜,实际摄录工作范围仍受到极大限制,摄录器侧面的范围不能摄入。透射光影象或诸如此类应可通过摄象机摄录的影象的投影重放虽有此装置同样仍是不可能的。
对另一根据美国专利US-P S3816654的已知设计而言,透射光影象或带白色光线的清晰聚焦的光线之重放亦是不可能的。通过上述美国专利中所用的摄象机仅能摄录景物、文件或人物等通过不可聚焦的红外线照射的对象。通过将摄象机至被摄物体之距离稍作增大,不仅是摄象机的红外线或是可见光均可各借助一反射镜加以变向。对于上述美国专利中装置的主要用途而言,这种距离调整就无缺点,因为在正常情况下此装置应该用于对讲设备上,此时被摄录之人物与摄象机之间一般始终位于所希望的一定距离内,但当摄录文件、彩照或诸如此类物品时,上述美国专利中所用红外光则不能达到良好效果。由于摄象机可见光和发光二极管的红外光之间较大的夹角,可由此推测在摄录对象时会产生不希望的阴影。
综上所述,本发明的任务旨在提供一种改进装置,以克服上述已知装置之缺点,便利于操作,此外可任意选择被摄图象的部位,该部位也在摄象机抓摄之时自动光照,一操作人员可直接识别摄象机抓摄的图象部位,所摄物品景深之大足以清晰反映所摄物品。
本发明的任务通过权利要求1的特征组合,或通过权利要求13之方法步骤组合而以令人满意方式解决。本发明进一步具有优点的构成将在从属权利要求中进一步描述。
第二物镜的用途与摄象机物镜类似,用于光线聚焦,而第二光路与摄象机的第一光路是分隔开的。本发明的分隔也意指在小距离内交汇,当图或物品范围内的中部光线分隔开时,装置处于最佳工作状态,从而保证图或物品的最佳光照。对于投影面则可理解为这样一个平面,带或不带本身图样的光线投影在该平面上,照射光可通过转动第二反射镜而任意选择,通过摄象机从其上摄取图象。该平面可位于外壳上或在外壳一侧,如在桌上或墙面上,或由任一动态的或静止的物体构成。
因此,借助摄象机寻找投影面的确定位置可通过第二反射镜的转动自动地进行,此反光镜对工作人员清晰可见,将光线引导至该位置上。工作人员通过将光线定向到投影面上确定的位置而不任意地决定摄象地点,同时由第一、第二反射镜构成的反射系统同时将从图到物镜的光程延长,从而得到一通常只有加长物镜而达到的较佳的景深。景深从约90cm光程即开始满足最通常的要求。
本发明的其它任务通过从属权利要求的特征而解决并在解释这些权利要求过程中提及。由此获得各种优点及改进的或新的使用可能性。
通过选择投影面范围中的交叉点在投影面上产生双光路的最佳断面叠加,从而光面通过摄象机也与摄录面叠合。中间光线(光轴)的交角最好小于5°,最佳为小于2°,当夹角为1.5°时则用最少的照明费用可得最佳之照明效果。相同的两物镜在不同的物镜调整条件下也可保证这一良好的效果。在设有合适的调光结构的情况下,根据本发明也可,调节两个中间光线而只规定用一个物镜。
第三物镜提高了从第一光路开始至第二光路的截面独立性,此光路通过从摄录元件,例如CCD上,从而图象的叠合受到有利的影响。针对已知的投影机技术,首先将投影图如幻灯片加以缩小。尽管第二物镜已预先聚焦,当图象景深保持不变时,可保证选择任意距离的投影面投射光被完全对准要摄取的图片,从而所有幻灯片(见权利要求10)的不精确性均可校准而无需改变连续变焦物镜(Zoomobjrtiv)的位置,物镜焦点可调在一固定距离,如外壳上表面上,对一已造好装置其距离为1.3m。在正常位置内介于第三物镜和第二物镜的中间图象之间的距离与摄象机的支承尺寸相等。这一优点特别通过权利要求4的特征详述,此时连续变焦物镜使图片截段的放大变得容易。一光度增强器可在光源光度小的情况下改善摄录质量,这对于如权利要求10所述的具有遥控投影机的本发明的变化形式更有意义。预接一个用于选择图片截面的光栅是本发明一种便宜而又可加强光流从而选择较佳的图象叠合的变化形式。
根据本发明,使用同步连续变焦物镜既可使在不同图片截面情况下也保证图象的叠合,且在遥控情况下更增加装置的操作方便性。在使用单一物镜时当然也显示出同样效果。使用带调节齿轮的齿轮机构在达到较大工作安全性的同时还节省了构件、电机及操纵件。
权利要求6的第一特征允许各种附加效应,如在一较大的光照投影面上找出一任意位,此时二个连续变焦物镜可相互分开使用。此外,在物镜与投影面的任意距离,两中心光线之间的夹角或交叉点也可由此而调节,从而始其终是处于投影面之平面上,促进侧面图象的叠合。反射镜进行三维空间调整也使投影面几乎不失真地移置到外壳外面的任意点,直至与经过第二反射镜固定点的第一反射镜平面成45°角的平面附近;此后失真度会逐步增大。
一种自动聚焦装置和/或自调交圈装置(Autoiriseinrichtung)用于操纵方便的摄象机。一随同产生的第三光路可适用于各种情况,如与一调节单元速用测量投影范围内的某种状态,和/或调节物镜和/或光源如聚焦、距离测定、亮/暗监控等。
根据权利要求8的带有控制单元的变化形式使摄象机的亮度控制变得方便,此时设有变化的物镜调节互相配合。评价或控制单元,可使光圈调节与计算器将获知的评价控制的实际值与已知的摄象机正常值相比较,由此获知曝光的上差或下差值并留意在投影面上以一定的曝光差值所保持的结果。从而均可主动地在增大或缩小的图片截面情况下保持所选择的亮度变化值。此差值在新变化的图片截面调整之后立刻找出摄象机亮度的正常值,而这对普遍自动光圈装置是不可能的。
带有触发机构的变化形式对(必要情况下滞后)切断光源或自动转动反射镜,呈示了一种保护摄象机或CCD元件的安全装置,它能阻止第二光路人为或无意地直接入接到第一光路而损坏CCD元件。过度曝光亦会导致切断光源。
接上一只可透视的图象载波器和/或滤光器的目的是充实(Konditionieren)第二光路的容量,该光路本身在许多情况下仅含白光以将物体或图象照射到投影面上。所述图象载波器可以是透射式幻灯片、胶片、透射式LCDs等。
图象从图象载波器传送至投影面使得每个使用者都有可能将该图象在投影面上加以变化,这样就可以例如用指挥棒发出指令,或即可在投影面本身或在位于第二光路投影范围内的一张纸上或透明薄膜上制作图象,此图象与所投影的图象重合。因此,在图片载波器上“绘画”-而实际又不改变图象载波-这仅在本发明中才成为可能。
然而如若将光源制成遥控投影机,则任何视频图象或诸如计算机视屏也可投影、变化或汇编并重放出。在需要时甚至可以多次重叠,从而使新要绘制的图象用幻灯、手写字迹标记与遥控图象组合起来。但在此情况下要中间插接一余光加强器以保证摄录图象的亮度。可能的话也可预接一只辅助透镜以使所有图象清晰聚焦。
当将光源作为外壳之外的补充装置使用时,其优点是可为此选择各种不同的装置。用于第二光路定向的可调反射镜也可设计成半透明反射镜或作为等离子体形式,从而本发明的这一变化形式可选择应用到上述装置中。但这种可调反射镜亦可在集合光源中采用并构成IR透明反射镜以减少特别使第三物镜局部加热的热辐射。各种不同的滤色镜用于光源单色化或减少IR或紫外辐射。
根据权利要求10的变化形式结构紧固,从外部构造来看与传统的光室投影机有相似之处,因而使用者可很快适应。摄象机光源和第一反射镜均得到很好保护。外壳顶侧上的投影显示出是一个固定平面,该平面在第二反射镜正对方,从而对投影产生极小的失真。底板可替代两个不同的反射表面以充当反差适度的、用于投影和放置不同被摄物体的背景。当然为此也可采用如可由彩色纸制成的彩色背景板。
根据权利要求2的后一特征已借助传统连续变焦镜头构成一个良好的景深,从而可很好地摄录空间物体。实际工作中装置(与被摄物)有1或1.3m的距离即可获得极佳的景深清晰度。而传统装置则必须反复变换近摄镜进行工作。
不言而喻,根据本发明的装置也可专门用作摄象装置一而无需接入光源-或仅用作投影机而不接入摄影机。第一种情况下其它摄录装置似乎也可用作摄象机,如照相机、电影摄影机等。
如权利要求10的变化形式给本发明装置的运用带来较大的灵活性和多样性。当然光源也可以其熟知的方式作为外部辅助装置接在外壳之外,但此时最好在外壳内安装一个转向反光镜用于调整进入第二物镜的第二光路。
传统的图象电话按照本发明通过权利要求11所述的措施而得以革新,新图象电话使使用者不仅看到自身而且能在通话过程中显示出文件或物体。此外权利要求11中的后一个特征也可给使用者展示其所传递的图象是如何到达别的使用者手中的。
权利要求12的特征描述了一种特别紧固的装置,通过转动监视器和/或反射镜而使其处于受保护和可安全传递的位置,同时此特别在图象电话中具有部分透明的反射镜的变化形式使使用者可以让不眩目的照射光几乎直接照射到眼中。
用根据权利要求13的装置将图片摄录和/或重放的方法已在实践中证明是适于实用的。调节通过第二反射镜的第一光束,可以增大物镜至投影面的距离,从而用简单的物镜也能达到良好的景深清晰度。交叉点到达投影面上导致一最佳的照明并阻止摄象机的反光眩目。权利要求14的方法步骤表示可能的图象组合之变化形式,即可用诸如幻灯片间接书写。中间图象的串接用作图象投影与图象摄象的配合,从而操作简便、商业上通用的相同的物镜可用作第一、第二物镜。
为更好理解本发明,以下借助附图对本发明的实施例进行说明,其中:
图1、2是装置的斜视图、侧视图;
图3是带物镜的剖视图;
图4用于图象电话发明的设置图。
图1、2表示用于从投影面10摄录图片的装置,具有一外壳12、一装于外壳内的光源16,所述外壳12呈方形,其内设有一摄象机14,将显示在投影面10上或位于其上的图象或物体摄录下来。因此,光源16对光线而言是一发送器,而对摄象机14是一接收器。可以看到,外壳12有顶盖20构成投影面,且从投射机16照到投影面10的光线借助一由反射器21、22(二者也可分开如21a、21b)组成的反射系统反射。假如现在投影机16用作一幻灯机,则在投影面10上产生一放大的图象,该图象在摄象机的物镜14中通过反射镜21、22反映。若在投影面上放一图片或一物体,则投影机16用作一照明装置,从前方反射的光线则可通过反射系统引至摄象机14上。反射镜22由一与外壳12相连的支杆24支承,并可环绕一球节转动。摄象机14及投影机16在外壳12中如此设置,使得光轴30、31以小角度相互交会。摄象机14用一电线37与监控器38相连,这种装置的特殊优点在于可小型化而不会影响被显示图象的质量。
图3表示摄象机物镜1及投影机物镜3,后者装在一支承板52上,支承板52在外壳12底板上通过支承板固定件53-59固定。摄象机物镜1有一固定的物镜部分62,投影机物镜3也有一固定的物镜部分61。
此外,旋转平衡件63、64(以350°)螺旋安装,一物镜夹86与旋转平衡件63相接,箭头87指出物镜65是可调节的。在此物镜夹86和带基板68和凹槽67的幻灯筒69(Diaschacht)之间为一反焦点配置(Retrofocus-Anordnung)的投影镜组65,它将透射式幻灯片的图象首先缩小至摄象机中CCDs的尺寸。幻灯筒69上携带有投放幻灯的按钮70。在幻灯筒69和一凸透镜72、一凹透镜73之间设有一电视格式光栅71(TV-Formatblende),透镜72、73、一热滤器74(Waermefilter)及一球面75(Planarsphaere)用于对准灯光。透镜与第三个物镜65的组合关系要保证灯泡77的光线不会干扰图象。光源16的灯泡77用一灯座78固定,灯座通过夹板79与支承板52相连。灯泡71的背面有一凹面反射镜80,用作反射器。夹板79还支承一个用于灯泡转换器的微型电路板81以及电路一灯泡转换器82。标号83是灯泡标志。在旋转平衡件64上连接有一CCD摄象单元(摄象机)66,其与焦矩调节器84共同工作。
摄象机物镜1和3的调节通过光圈/焦点/连续变焦(IRIS/FOKUS/ZOOM)电机驱动装置85同步进行。通风机60用于降温。
图4表示两个相互用电气设备连接的装置,即呈图象电话形式,每个图象电话包括一本发明的装置及一监视器38、38′;对话装置未示出。第一装置的摄象机14与第二装置的监视器38′,第二装置的摄象机14′与第一装置的监视器38相连,对循环传输电路则可将多个图象电话相连。所示图象电话的最大优点是:不仅是使用者、而且位于投影面10上的物体或投影其上的图象均可在监视器38、38′上显示出来。同时可将反射镜22、22环绕其转轴转动一角度α、α′。反射镜22的操作可由一未示出的工作人员进行。最好能将反射镜22、22′如此转动,使监视器38、38′中的图象可被摄取。若用一般厚度只有几厘米的平面图象监视器,则其可铰接在装置的外壳12上,从而其可由不起作用(折叠)的工作位转动至起作用(打开)的工作位。此时,反射镜22、22′也可视需要而铰接在监视器的上边棱范围内,考虑到这一点,所用的构件的制材会很少,从而可以将图象电话放置在一小箱中。监视器当然也可连接到一程控(PC)计算机上,对本发明的这一变化形式,其决定因素是信息的传播不限制使用者的图象重新显示出。同理,所有位于投影面10上或其它空间中的物体均可由摄象机摄取并显示在监视器38、38′中。当环境光线足够时对不采用光源或投影机。反射镜22、22′也可由半透明反光镜构成并直接安装在监视器38、38′前。
根据本发明的装置在摄象机上亦可具有一程控接头、尤其是红、绿、蓝分色接头,从而单个颜色成分可分开处理而提高图象质量。
反射镜的三维空间可调性亦包含其高度调节。
Claims (14)
1、一种用于将图片转换成视频信号的装置,包括一带有第一物镜1的摄象机14、一可见光光源16,所述摄象机前串接一个反射镜21用于调节具有第一中央光线2的第一光路,其特征是:所述光源16后至少串接一个第二物镜3,用于具有第二中央光线4、在第二光路中的光线聚焦;在第一反射镜21和投影面10之间至少设有一个第二反射镜22,二个反射镜21、22中至少一个是可调的,两个光路或其中央光线2、4可通过反射镜21、22转向到投影面10上。
2、如权利要求1所述的装置,其特征是:所述第一、第二中央光线2、4在一平面上相交,其交叉点5处于投影面10范围内,夹角小于25°,最好小于5°,小于2°更佳;所述第一、第二物镜1、3最好具有相同的光学参数,从第二物镜3至投影面10的第二光路之路程最好至少为0.9米。
3、如权利要求1或2的装置,其特征是:为使在光源16和第二物镜3之间的第二光路中摄象机的摄象区能与新投影的图象重合,需装一个光栅71和/或一个第三物镜65,同时最好还装一个光度增强器。
4、如前面任一权利要求所述的装置,其特征是:所述第一、第二物镜,最好还有第三物镜65都是设计为可调聚焦和/或(必要情况下可用电机驱动调节的)连续变焦物镜。
5、如前面任一权利要求所述的装置,其特征是:至少第一和第二物镜1、3是相互同步(必要情况下可用电机驱动和/或遥控)可调的,所述同步装置6最好是带有转向齿轮的齿轮传动的机构。
6、如前面任一权项所述的装置,其特征是:所述第一反射镜21分两部分构成,其中第一部分21a、第二部分21b分别对应第一和第二光路,且最好第二反射镜22和至少第一反射镜的两部分21a、b之一,在必要情况下是三维空间、特别是通过一电机驱动的调整齿轮(Stelltrieb)和/或通过一外部的遥控器7进行调节的。
7、如前面任一权利要求所述的装置,其特征是:至少所述第一物镜1具有一自动聚焦装置和/或一自动变聚装置;和/或者通过第一和第二反射镜21、22,还有一来自一测量或操纵单元的第三光路8也是可转向调整的;所述测量或操纵单元用于测量投影面10范围内的一定状态及/或用于操纵物镜1、3和/或光源16和/或摄象机14。
8、如前面任一权项所述的装置,其特征是:为控制摄象机14的亮度,设有一评价控制单元以使光圈调整与变化的物镜调整配合,所述控制单元最好串接一个计算器,用于求出并保持投影面10上确定的过度曝光或曝光不足之百分值,和/或在摄象机14上连接一个用以获知过度曝光量的测量、评价单元,该单元与一用以(必要情况下滞后地)切断光源16或用于自动转动反射镜22、21a、21b的触发机构相连。
9、如前面任一权利要求所述的装置,其特征是:所述摄象机14、光源16及第一反射镜21设置在一个单一外壳12中,该外壳上最好中部固定有一第二反射镜22,尤其是夹固在一个望远镜式、可伸缩的臂杆24上,此时在外壳12上表面上的投影面10必要情况下设计成带有两个不同反射表面和/或用以记录彩色背景图、可取下和/或更换的板块。
10、如前面任一权利要求所述的装置,其特征是:在第二光路中至少插接一个可透射的图象载波器,特别是一透射式幻灯片、电影胶片或是一透射式LCDs,和/或滤色镜和彩色-、偏光-或紫外滤色镜,或者所述光源16设计成遥控投影机如监视器、光亮图象视频、电视用电子管或CRT。
11、如前面任一权利要求所述的装置,其特征上是:至少两个相互间隔一定距离设置的装置,各具有一监视器38、38′,所述第一装置的摄象机14与第二装置的监视器38相连,第二装置的摄象机14′与第一装置的监视器38′相连,此时所述装置最好联接有一电话装置,至少第一光路但最好第二光路也对准使用者的脸部且必要情况下监视器38、38′设在装置的视野范围内,和/或对准监视器38的图象表面。
12、如前面任一权利要求所述的装置,其特征是:装置与监视器38一道放置在一共同的外壳12中,此时第二反射镜22最好是部分透明反射镜并安装在监视器38前方,当监视器38设计成平面图象监视器的情况下,将其和/或反射镜22铰接到外壳12上并可在一工作位和非工作位之间转动。
13、一种用以将图片转换成视频信号的方法,具有一带第一物镜的摄象机14以及一射入该物镜中的、带有一由第一反射镜21转向的中央光线2的第一光路,其特征是:一来自一后接第二物镜3的光源16,具有一第二中央光线4的第二光路设置在第一光路或即第一中央光线2的一侧,其夹角小于25°,最好小于5°,更佳为小于2°,第二光路与第一光路一样通过第一反射镜21转向入射至第二反射镜22并从该处转向至一任意投影面10上,此时二中央光线2、4约在投影面10范围内相遇,以致被摄录的图片或物体被放置在投影面10的范围内,物体位于二中央光线2、4交叉点5近旁,此时两物镜1、3的焦点依赖投影面10到第二反射镜22的距离或依赖光线2、4的长度进行调节。
14、如权利要求13所述的方法,其特征是:在第二光路中插接一透射式图象载波器,其图象内容被投影到投影面上,在该投影面上此投影(必要情况下加以补充)被摄录,和/或光路2、4的截面与各自安装的物镜1、3保持已知的相同的距离,或者,图象内容和/或第二光路4被串接在第二物镜3前,在一截面上或一中间图象上,该截面或该中间图象在与第一物镜1同一间隔内与视频摄录单元的截面如CCD相符。
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1989
- 1989-10-05 CN CN 89107780 patent/CN1021497C/zh not_active Expired - Fee Related
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