ITPC20000019A1

ITPC20000019A1 - ENLARGED VISION SYSTEM BASED ON CAMERA WITH OPTICAL SCHEME MODIFIED BY INSERTING AN ADDED OBJECTIVE COMPLETE WITH

Info

Publication number: ITPC20000019A1
Authority: IT
Inventors: Michele Lombardi
Original assignee: Michele Lombardi
Priority date: 2000-05-17
Filing date: 2000-05-17
Publication date: 2001-11-19

Description

Descrizione del brevetto per Invenzione Industriale avente per titolo: “Sistema per visione ingrandita basato su videocamera con schema ottico modificato mediante l'inserzione di un obiettivo aggiuntivo completo di diaframma variabile” Description of the patent for an Industrial Invention entitled: "System for enlarged vision based on a video camera with modified optical layout by inserting an additional lens complete with variable diaphragm"

DESCRIZIONE DESCRIPTION

Questo sistema consente la ripresa di immagini di dimensioni millimetriche, utilizzando una economica videocamera amatoriale, di cui viene modificato lo schema ottico dell’obiettivo incorporato mediante l’inserzione di uno obiettivo aggiuntivo completo di diaframma variabile, che consente la messa a fuoco di soggetti ravvicinati a tutte le lunghezze focale dell’obiettivo incorporato nella videocamera: ciò permette di variare il rapporto di ingrandimento cambiando solo la lunghezza focale deH'obiettivo incorporato nella videocamera, senza dover sostituire l’obiettivo aggiuntivo né spostare la videocamera o il soggetto. Le immagini così acquisite possono essere visionate immediatamente nei mirino o su di uno schermo televisivo, e/o venire registrate per successive utilizzazioni. Il sistema è completato dal supporto della videocamera, che ha lo scopo di spostare il punto di ripresa sia come inclinazione che come distanza rispetto al soggetto, e dal sistema di illuminazione. This system allows the shooting of images of millimeter dimensions, using an inexpensive amateur video camera, whose optical scheme of the built-in lens is modified by inserting an additional lens complete with variable diaphragm, which allows focusing on close-up subjects. at all focal lengths of the lens built into the camera: this allows you to vary the magnification ratio by changing only the focal length of the lens built into the camera, without having to replace the additional lens or move the camera or subject. The images thus acquired can be viewed immediately in the viewfinder or on a television screen, and / or recorded for subsequent use. The system is completed by the camera support, which has the purpose of moving the shooting point both as an angle and as a distance from the subject, and by the lighting system.

Stato dell'arte preesistente Pre-existing state of the art

Per i campi di applicazione per cui questo sistema è stato studiato, cioè per la visione immediata su schermo elettronico o per l’archiviazione elettronica delle immagini o filmati di soggetti di dimensioni millimetriche, i sistemi appartengono a queste categorie principali: For the fields of application for which this system has been designed, that is, for immediate viewing on an electronic screen or for electronic archiving of images or videos of subjects of millimeter size, the systems belong to these main categories:

1. Microscopio ottico tradizionale· completato con sensore di visione: il microscopio tradizionale è costituito da un obiettivo, oculare/i, illuminatore e una struttura meccanica che save a posizionare le lenti dello schema ottico rispetto al soggetto: consente la visione immediata mediante oculari, che mettono a fuoco l'immagine ingrandita direttamente sulla retina dell'operatore; per i scopi sopra descritti, alcuni tipi consentono l'installazione di un sensore di immagine opzionale mediante un prisma ed ulteriori lenti; 1. Traditional optical microscope completed with vision sensor: the traditional microscope consists of an objective, eyepiece (s), illuminator and a mechanical structure that saves to position the lenses of the optical scheme with respect to the subject: it allows immediate vision through eyepieces, which focus the magnified image directly on the operator's retina; for the purposes described above, some types allow the installation of an optional image sensor by means of a prism and further lenses;

2. Sensore di immagine con obiettivo macro: in questo caso il sistema non consente una visione immediata per via ottica mediante oculari, in quanto rimmagine ingrandita dall'obiettivo macro viene resa disponibile soltanto al sensore di immagine e necessita per la visione immediata almeno di un supporto regolabile, di un monitor e del sistema di illuminazione; 2. Image sensor with macro lens: in this case the system does not allow immediate optical vision through eyepieces, as the image enlarged by the macro lens is made available only to the image sensor and requires at least one adjustable stand, monitor and lighting system;

3. Videocamera professionale ad otiche intercambiabili dotata dì obiettivo macro: questa include al suo interno uno o più sensori d’immagine, i sistemi elettronici e meccanici per la visione immediata in un mirino o mini schermo, per la registrazione delle immagini su nastro, il controllo di luminosità e messa fuoco, una batterìa per l’alimentazione autonoma ed un attacco meccanico elettrico per gli obiettivi, che sono intercambiabili e possono essere per riprese a distanza ravvicinata e a forte ingrandimento. Questo è l’unico sistema che consente riprese in esterni e rende disponibili degli automatismi, ma il peso, l’ingombro e soprattutto il suo costo, il più elevato fra tutte le soluzioni, ne limita fortemente l’impiego. 3. Professional video camera with interchangeable lenses equipped with macro lens: this includes one or more image sensors, electronic and mechanical systems for immediate viewing in a viewfinder or mini screen, for recording images on tape, brightness and focus control, a battery for autonomous power supply and an electric mechanical attachment for the objectives, which are interchangeable and can be for close-range and high magnification shooting. This is the only system that allows outdoor shooting and makes automatisms available, but the weight, the size and above all its cost, the highest of all the solutions, severely limits its use.

Per quanto riguarda le prime due soluzioni, i svantaggi sono per entrambe: 1. i costi dei singoli componenti, soprattutto il sensore di immagine e delle lenti, che sono prodotti in modeste quantità; significativo è anche il costo del supporto meccanico del microscopio e delle lenti dell’ottica macro, che dovendo, per la messa a fuoco, regolare in maniera molto fine le posizioni delle lenti e del soggetto, richiedono lavorazioni di alta precisione. As regards the first two solutions, the disadvantages are for both: 1. the costs of the individual components, especially the image sensor and the lenses, which are produced in modest quantities; also significant is the cost of the mechanical support of the microscope and macro optics lenses, which, having to adjust the positions of the lenses and the subject very finely for focusing, require high precision machining.

2. la complessità di utilizzo, a causa della mancanza di automatismi della regolazione della messa a fuoco e la modifica del rapporto d'ingrandimento; queste regolazioni sono infatti esclusivamente manuali, essendo troppo costosi per produzioni in piccola serie gli obiettivi con servomotori della messa a fuoco e della lunghezza focale ed i loro sistemi di controllo; 2. the complexity of use, due to the lack of automatic focus adjustment and the modification of the magnification ratio; these adjustments are in fact exclusively manual, as the lenses with focus and focal length servomotors and their control systems are too expensive for small series productions;

3. di poter cambiare con continuità il rapporto di ingrandimento solo se l’obiettivo è di tipo zoom e comunque in un intervallo piuttosto ristretto; ciò non consente di effettuare una “visione panoramica” a basso ingrandimento per poter scegliere l'area ristretta dove aumentare l’ ingrandimento; 3. to be able to continuously change the magnification ratio only if the lens is of the zoom type and in any case in a rather narrow range; this does not allow you to perform a "panoramic view" at low magnification in order to choose the restricted area where to increase the magnification;

4. richiedono il ri-aggiustamento manuale della messa a fuoco quando il rapporto di ingrandimento viene variato; 4. require manual re-adjustment of focus when the magnification ratio is changed;

5. necessitano della regolazione manuale della luminosità (diaframma dell'obiettivo) e non dispongono di dispositivi di protezione del sensore di immagine contro danni causati da eccessiva luminosità 5. need manual brightness adjustment (lens iris) and do not have image sensor protection devices against damage caused by excessive brightness

6. funzionamento solo con l’alimentazione di rete, quindi non possono essere utilizzati per riprese in esterni. 6. operation only with mains power, so they cannot be used for outdoor shooting.

7. se l'utente desiderasse archiviare le immagini o i filmati, ulteriori apparecchiature (videoregistratori, computer) si renderebbero necessarie; Descrizione funzionale del sistema 7. if the user wished to archive the images or videos, additional equipment (video recorders, computers) would be necessary; Functional description of the system

Per superare gli svantaggi delle soluzioni preesistenti, viene utilizzata una videocamera amatoriale (1) come elemento di acquisizione deirimmagine per il sistema di visione; ciò consente di avere a disposizione delle funzioni sofisticate, ad un costo reso molto interessante dalla produzione in larghissima serie destinata al settore amatoriale; alarne di queste funzioni sono disponibili su tutti i modelli di videocamere presenti sul mercato, e sono: To overcome the disadvantages of the pre-existing solutions, an amateur video camera (1) is used as an image acquisition element for the vision system; this allows to have sophisticated functions available, at a cost made very interesting by the production in very large series for the amateur sector; alarne of these functions are available on all models of camcorders on the market, and are:

1. Obiettivo incorporato a lunghezza focale variabile azionato elettricamente; 2. Autoregolazione del livello di luminosità dell'immagine, con dispositivi di protezione del sensore di immagine da eccessiva luminosità; 1. Built-in electrically operated variable focal length lens; 2. Self-adjustment of the image brightness level, with excessive brightness image sensor protection devices;

3 . Controllo della messa a fuoco dell'immagine automatico (autofocus); 3. Automatic image focus control (autofocus);

4. Bilanciamento automatico dei colori; 4. Automatic color balance;

5 . Possibilità di effettuare video registrazioni su di una video cassetta interna; 6. Possibilità di registrare commenti audio durante la videoregistrazione o dopo; 7. Batteria ricaricabile per funzionamento indipendente dalla rete e disponibilità di alimentatore - caricabatteria per alimentazione da rete. 5. Possibility of making video recordings on an internal video cassette; 6. Ability to record audio comments during video recording or after; 7. Rechargeable battery for mains independent operation and availability of power supply - battery charger for mains power supply.

8. Presenza di mirino (8) per visione immediata e riproduzione dei filmati. 8. Presence of viewfinder (8) for immediate viewing and playback of movies.

Altre funzioni utili a questa applicazione, disponibili solo su alcuni modelli, sono: 1. Disponibilità di un telecomando per comandare la lunghezza focale dello obiettivo e le altre funzioni della videocamera senza toccarla direttamente; 2. Presenza di un faretto incorporato, ad accensione automatica/manuale Other useful functions for this application, available only on some models, are: 1. Availability of a remote control to control the focal length of the lens and other functions of the camera without touching it directly; 2. Presence of a built-in spotlight, with automatic / manual ignition

3. Sistemi antivibrazioni dell'immagine, sia ottici che elettronici; 3. Image anti-vibration systems, both optical and electronic;

4. Possibilità di effettuare filmati o fotografie digitali e di trasferire successivamente ad un computer le immagini cosi memorizzate. 4. Possibility of making films or digital photographs and subsequently transferring the images stored in this way to a computer.

Le videocamere amatoriali però non dispongono della possibilità di riprendere soggetti molto piccoli ad una distanza tale da consentirne la manipolazione, in quanto le loro funzionalità “macro”, cioè la capacità di mettere a fuoco soggetti piccoli e ravvicinati, se presenti, sono generalmente disponibili solo alla lunghezza focale minore (grandangolare), costrìngendo a porre il soggetto a pochi millimetri dalla lente frontale, e comunque in tutti i casi il campo inquadrato è sempre di alcuni centimetri, quindi inadeguato per lo scarso ingrandimento alla ripresa di soggetti di dimensioni millimetriche. Amateur video cameras, however, do not have the ability to shoot very small subjects at a distance such as to allow their manipulation, as their "macro" features, ie the ability to focus on small and close subjects, if any, are generally only available to the shorter focal length (wide angle), forcing to place the subject a few millimeters from the front lens, and in any case in all cases the field of view is always a few centimeters, therefore inadequate for the low magnification when shooting subjects of millimeter dimensions.

Per consentire una visione fortemente ingrandita di soggetti di dimensioni millimetriche, lontani alcuni centimetri dalla lente frontale, è necessario utilizzare l'obiettivo incorporato nella videocamera alle sue massime lunghezze focali e modificarne lo schema ottico, in modo da avvicinare il piano di messa a fuoco da infinito (l’obiettivo incorporato viene sempre progettato per mettere a fuoco ad infinito a tutte le possibili lunghezze focali) ad una distanza dalla lente frontale compresa fra 50 e 300 mm; queste sono le distanze più adatte per manipolare i soggetti senza impedimenti o rischi di urtare e graffiare la lente frontale. To allow a highly magnified view of subjects of millimeter dimensions, a few centimeters away from the front lens, it is necessary to use the lens incorporated in the camera at its maximum focal lengths and modify its optical scheme, in order to bring the plane of focus closer to it. infinity (the built-in lens is always designed to focus at infinity at all possible focal lengths) at a distance from the front lens between 50 and 300 mm; these are the most suitable distances to manipulate subjects without hindrance or risk of bumping and scratching the front lens.

Per modificare lo schema ottico come su indicato, l’aggiunta di una semplice lente convergente addizionale di lunghezza focale pari alla distanza desiderata dal soggetto comporta una perdita di nitidezza deU'immagine ai massimi ingrandimenti (soggetti millimetrici) inaccettabile, sia per la aberrazioni cromatiche che quelle sferiche, che vengono enfatizzate dai teleobiettivi a focale estremamente lunga come quelli presenti nelle videocamere amatoriali. To modify the optical scheme as indicated above, the addition of a simple additional converging lens with a focal length equal to the desired distance from the subject involves an unacceptable loss of sharpness of the image at maximum magnifications (millimeter subjects), both for chromatic aberrations and spherical ones, which are emphasized by extremely long focal length telephoto lenses such as those found in amateur video cameras.

La modifica dello schema ottico si può invece efficacemente ottenere con l’aggiunta di un obiettivo completo (2), di lunghezza focale pari alla distanza desiderata dal soggetto, costituito da una o più lenti (4) e da un diaframma (3) ad apertura variabile per massimizzare la nitidezza alle diverse focali; il controllo dell’apertura di detto diaframma può essere manuale o automatico. On the other hand, the modification of the optical scheme can be effectively obtained by adding a complete lens (2), with a focal length equal to the desired distance from the subject, consisting of one or more lenses (4) and an aperture diaphragm (3). variable to maximize sharpness at different focal lengths; the opening control of said diaphragm can be manual or automatic.

La videocamera continua a mantenere la finizione di messa a fuoco automatica, in un intervallo di distanze proporzionale alle dimensioni del soggetto. The camcorder continues to maintain the autofocus finish, in a range of distances proportional to the size of the subject.

L’immagine acquisita dalla videocamera può essere visionata immediatamente mediante il mirino (8) incorporato nella videocamera, o su di uno schermo di un monitor o di una televisione (6), oppure venire registrata sulla videocassetta nella videocamera o in un videoregistratore oppure inviata ad un personal computer. La posizione della videocamera può, mediante un supporto dotato degli opportuni gradi di libertà e di fiizioni per il loro bloccaggio, essere regolata sia in altezza che in inclinazione in maniera da ottenere il punto di ripresa desiderato. The image acquired by the camcorder can be viewed immediately through the viewfinder (8) built into the camcorder, or on a monitor or television screen (6), or be recorded on the videotape in the camcorder or in a video recorder or sent to a personal computer. The position of the video camera can, by means of a support equipped with the appropriate degrees of freedom and fixtures for their locking, be adjusted both in height and in inclination in order to obtain the desired shooting point.

Per l’illuminazione del soggetto si può utilizzare la luce ambiente, oppure il faretto incorporato nella videocamera, se presente., o altre sorgenti luminose (diodi ad emissione di luce, lampade ad incandescenza o fluorescenza) montate in posizione fissa attorno all’obiettivo aggiuntivo oppure su supporti flessibili e deformabili per essere posizionati a piacere intorno al soggetto cosi da eliminare le ombre ed i riflessi indesiderati e poterlo illuminare da qualsiasi direzione. For the illumination of the subject you can use the ambient light, or the spotlight incorporated in the camera, if present., Or other light sources (light emitting diodes, incandescent or fluorescent lamps) mounted in a fixed position around the additional lens or on flexible and deformable supports to be positioned as desired around the subject so as to eliminate unwanted shadows and reflections and to be able to illuminate it from any direction.

La dimensione del campo di ripresa viene scelta mediante i comandi di selezione della lunghezza focale dell’obiettivo della videocamera, che in molti modelli amatoriali sono disponibili anche da telecomando, consentendone il comando senza dover toccare la videocamera e quindi senza vibrazioni, cosi da poter variare l’ ingrandimento anche durante un filmato, senza doverlo interrompere. The size of the shooting field is chosen using the commands for selecting the focal length of the camera lens, which in many amateur models are also available from the remote control, allowing it to be controlled without having to touch the camera and therefore without vibrations, so as to be able to vary zooming even during a movie, without having to stop it.

Dettagli costruttivi dell'invenzione Construction details of the invention

Le caratteristiche dell’invenzione verranno illustrati in questa descrizione dettagliata di una sua forma di realizzazione preferita ma non esclusiva, illustrata a titolo indicativo e non limitativo con riferimento ai disegni allegati di cui: The characteristics of the invention will be illustrated in this detailed description of a preferred but not exclusive embodiment thereof, illustrated by way of non-limiting indication with reference to the attached drawings of which:

• la fig.1 mostra il disegno di un sistema di visione completo di videocamera, obiettivo aggiuntivo, struttura di supporto, televisore; • fig.1 shows the drawing of a vision system complete with video camera, additional lens, support structure, television;

• la figura 2 mostra lo schema ottico dell’assieme costituito dal soggetto (6), il sensore d’immagine (32), l’obiettivo della videocamera alla sua minima lunghezza focale schematizzato come lente singola equivalente per focale ed apertura (33) e la sezione dell’obiettivo aggiuntivo nella versione a lunghezza focale fissa, con il sio diaframma (3) alla massima apertura • figure 2 shows the optical scheme of the assembly consisting of the subject (6), the image sensor (32), the camera lens at its minimum focal length schematized as a single lens equivalent for focal length and aperture (33) and the section of the additional lens in the fixed focal length version, with the sio diaphragm (3) at maximum aperture

• la fìg. 3 mostra lo stesso assieme ma con l’obiettivo della videocamera alla sua massima lunghezza focaie schematizzato come una lente di pari focale ed apertura (34), e diaframma dell’obiettivo aggiuntivo (3) alla minima apertura, • la fig. 4 mostra la sezione frontale di un obiettivo aggiuntivo completo di sistema di controllo automatico del diaframma; • fig. 3 shows the same assembly but with the camera lens at its maximum focal length schematized as a lens with the same focal length and aperture (34), and the additional lens diaphragm (3) at minimum aperture, • fig. 4 shows the front section of an additional lens complete with automatic diaphragm control system;

• le fig. 5 e 6 mostrano la sezione di un obiettivo aggiuntivo realizzato versione a lunghezza focale variabile mediante lo scorrimento del cilindro(35) che sposta alcune lenti (4c, 4d), illustrato nelle due posizioni estreme, • figs. 5 and 6 show the section of an additional lens made in a variable focal length version by sliding the cylinder (35) which moves some lenses (4c, 4d), shown in the two extreme positions,

• la fig. 7 mostra la fotografia di un obiettivo aggiuntivo a focale fìssa; • fig. 7 shows the photograph of an additional fixed focal length lens;

• la fig. 8 mostra la fotografia di due faretti per lampade alogene dicroiche; • la fig. 9 mostra la fotografia di un sistema di visione completo; • fig. 8 shows the photograph of two spotlights for dichroic halogen lamps; • fig. 9 shows the photograph of a complete vision system;

• la fig 10 mostra lo schema di una struttura di sostegno di un sistema per visione ingrandita nella versione con basamento e i suoi possibili movimenti. Alla ghiera filettata dell’obiettivo incorporalo nella videocamera (preesistente nella maggior parte delle videocamere amatoriali per il montaggio di filtri e del tappo di protezione) viste applicato l'obiettivo aggiuntivo (2), che è costituito da una o più lenti (4a, 4b, 4c, 4d) realizzate con vetri ad indice di rifrazione diverso fra loro e con lunghezze focali individuali differenti, sia positive che negative, in modo da correggere le aberrazioni cromatiche, e di un diaframma (3) ad apertura variabile; l’obiettivo aggiuntivo è completalo dal contenitore (26) necessario per mantenere in posizione i singoli componenti, la ghiera filettata (27) con la filettatura complementare (maschio) a quella dell’obiettivo della videocamera (femmina) per fissare l’obiettivo aggiuntivo sullo stesso asse ottico (28), la ghiera filettata e stana (29) con una filettatura femmina per il fissaggio del tappo di protezione della lente frontale o di accessori ottici opzionali quali: filtri colorati, polarizzatori, ulteriori sistemi di lenti, ecc. • fig 10 shows the diagram of a support structure of a system for enlarged vision in the version with base and its possible movements. The additional lens (2), which is made up of one or more lenses (4a, 4b , 4c, 4d) made with glasses with different refractive index and with different individual focal lengths, both positive and negative, in order to correct chromatic aberrations, and of a diaphragm (3) with variable aperture; the additional lens is completed by the container (26) necessary to keep the single components in position, the threaded ring nut (27) with the complementary thread (male) to that of the camera lens (female) to fix the additional lens on the same optical axis (28), the threaded and stana ring nut (29) with a female thread for fixing the protective cap of the front lens or optional optical accessories such as: colored filters, polarizers, further lens systems, etc.

Il diaframma (3) deU’obiettivo aggiuntivo è ad apertura regolabile, per consentire di tenerlo il più possibile chiuso alla dimensione ottimale per nitidezza e la profondità di campo dell'immagine, compatibilmente con il vincolo che la videocamera non inquadri anche il diaframma dell'obiettivo aggiuntivo, oscurando gli angoli dell’ immagine o mostrando sullo schermo un'immagine circolare con contorni neri; per questa stessa ragione è anche necessario che tutte le lenti, il diaframma e le aperture delle loro montature che costituiscono l'obiettivo aggiuntivo abbiano rapatura intema per il passaggio della luce di diametro maggiore del campo di ripresa massimo alla distanza a cui posizionati, ovvero che lascino passare i raggi limite (30), il cui angolo di ripresa massimo (31) dipende dalla minima lunghezza focale dell’obiettivo incorporato nella videocamera (33) e dalle dimensioni del sensore (32) secondo la relazione: The diaphragm (3) of the additional lens has an adjustable aperture, to allow it to be kept as closed as possible at the optimal size for sharpness and depth of field of the image, compatibly with the constraint that the camera does not frame the diaphragm of the additional lens, obscuring the corners of the image or showing a circular image with black outlines on the screen; for this same reason it is also necessary that all the lenses, the diaphragm and the apertures of their frames that make up the additional lens have internal shaping for the passage of light with a diameter greater than the maximum shooting field at the distance at which they are positioned, i.e. that let pass the limit rays (30), whose maximum angle of view (31) depends on the minimum focal length of the lens incorporated in the camera (33) and on the size of the sensor (32) according to the relationship:

angolo di ripresa massimo = 2 arcTg (diagonale sensore videocamera) maximum shooting angle = 2 arcTg (camera sensor diagonal)

2 (lunghezza focale minima) 2 (minimum focal length)

L'obiettivo aggiuntivo ha, allo scopo di variare l'apertura o chiusura del diaframma a seconda della lunghezza focale dello obiettivo incorporato nella videocamera, un comando meccanico manuale che può essere una levetta (S) e riporta al suo esterno delle indicazioni per Putente (46) sull’apertura da scegliere. The additional objective has, in order to vary the opening or closing of the diaphragm according to the focal length of the lens incorporated in the camera, a manual mechanical control which can be a lever (S) and returns to the outside of it indications for the user ( 46) on the opening to choose.

Il controllo dell’apertura del diaframma in funzione della lunghezza focale dello obiettivo incorporato nella videocamera può anche essere automatico, secondo lo schema a blocchi di fig.7 e realizzato come indicato nella fig. 4: sull’obiettivo aggiuntivo viene fissato un circuito stampato (36) con motore elettrico (37) che muove, mediante una cremagliera e una vite senza fine (38), il diaframma (3), la cui posizione viene controllata dai fine corsa (39) e da un microcontrollore (40) che riceve con un sensore ad infrarosso (41) lo stesso raggio ad infrarossi emesso dal telecomando per controllare la lunghezza focale dell’obiettivo incorporato nella videocamera (1) e da questa ricevuto con il proprio sensore infrarosso (42). L’alimentazione del sistema di controllo può essere la stessa della videocamera e per questo sulla scheda ci sono due connettori di alimentazione, uno per collegarsi alla batterìa o alimentatore fomiti con la videocamera amatoriale (44) e l’altro per portare energia alla videocamera (45). The control of the aperture opening as a function of the focal length of the lens incorporated in the camera can also be automatic, according to the block diagram in fig. 7 and carried out as indicated in fig. 4: a printed circuit board (36) with an electric motor (37) is fixed on the additional objective which moves, by means of a rack and a worm screw (38), the diaphragm (3), whose position is controlled by the limit switches ( 39) and by a microcontroller (40) which receives with an infrared sensor (41) the same infrared ray emitted by the remote control to control the focal length of the lens incorporated in the camera (1) and received by it with its own infrared sensor (42). The power supply of the control system can be the same as the video camera and for this reason there are two power connectors on the board, one to connect to the battery or power supply supplied with the amateur video camera (44) and the other to bring power to the camera (44). 45).

Il controllo automatico ha il duplice scopo di semplificare l'utilizzo del sistema e di evitare di toccare l’obiettivo e la videocamera, eliminando le vibrazioni, ma comporta un costo aggiuntivo che non sempre è accettabile per questi vantaggi. Poiché la chiusura del diaframma dell’obiettivo aggiuntivo riduce la quantità di luce disponibile al sensore, il sistema di controllo automatico dell’apertura del diaframma, se presente, controlla anche la quantità di luce emessa dalle sorgenti d’illuminazione, che possono essere diodi luminosi (43) montati direttamente sul circuito stampato (36) attorno l’obiettivo aggiuntivo come illustrato in fig.4 o montati su supporti flessibili, oppure da lampade fluorescenti o alogene (9). The automatic control has the dual purpose of simplifying the use of the system and avoiding touching the lens and the camera, eliminating vibrations, but involves an additional cost that is not always acceptable for these advantages. Since closing the additional lens iris reduces the amount of light available to the sensor, the automatic iris opening control system, if fitted, also controls the amount of light emitted by the light sources, which can be light emitting diodes. (43) mounted directly on the printed circuit board (36) around the additional objective as shown in fig. 4 or mounted on flexible supports, or by fluorescent or halogen lamps (9).

Queste ultime, a causa della temperatura che raggiungono, devono essere montate all’interno di faretti (IO) per proteggere l'utente da contatti accidentali con le parti più calde delle lampade. A tale scopo i faretti, illustrati in fìg.8, sono stati realizzati con all’intemo il connettore per la lampada (47) in un tubo di alluminio (48), che riflette sulla sua superfìcie interna e disperde dalla apertura posteriore (49) la maggior parte del calore, emesso dalle lampade sotto forma di raggi infrarossi attraverso il riflettore dicroico^ a protesone della apertura posteriore del far etto viene montata una retina metallica (50) che viene trattenuta in posizione incastrandosi fra l'esterno del tubo deiralluminio e l'interno del tubo esterno di plastica (51), impiegato sulla superficie esterna perché è un cattivo conduttore di calore per contatto e quindi la parte di calore non riflessa ma assorbita dal tubo di alluminio interno viene trasferita con maggiori difficoltà alla superficie estorta con cui può entrare in contatto l’utente, anche per la presenza fra i due tubi di una intercapedine d'aria. The latter, due to the temperature they reach, must be mounted inside spotlights (IO) to protect the user from accidental contact with the hottest parts of the lamps. For this purpose, the spotlights, illustrated in Fig. 8, have been made with the connector for the lamp (47) inside an aluminum tube (48), which reflects on its internal surface and disperses from the rear opening (49). most of the heat, emitted by the lamps in the form of infrared rays through the dichroic reflector ^ a metal mesh (50) is mounted in the proteson of the rear opening of the spotlight which is held in position by wedging between the outside of the aluminum tube and the '' inside of the external plastic tube (51), used on the external surface because it is a bad conductor of heat by contact and therefore the part of heat not reflected but absorbed by the internal aluminum tube is transferred with greater difficulty to the extorted surface with which it can contact the user, also due to the presence of an air gap between the two pipes.

I faretti di illuminazione (IO) o i diodi luminosi possono venire sostenuti dai bracci di sostegno (11) realizzati in tubo flessibile semi-rìgido, allo scopo di poterli posizionare dove desiderato dall’utente, mantenendo successivamente la posizione: ciò permette di illuminare il soggetto da qualsiasi direzione ed in qualsiasi modo, sia con luce diretta che indiretta, in controluce o lateralmente. The lighting spotlights (IO) or light diodes can be supported by the support arms (11) made of semi-rigid flexible tube, in order to be able to position them where desired by the user, subsequently maintaining the position: this allows to illuminate the subject. from any direction and in any way, both with direct and indirect light, against the light or sideways.

Per evitare che durante lo spostamento delle luci vengano trasmesse vibrazioni, questi tubi sono di diametro particolarmente ridotto per essere deformati con il minimo sforzo; perciò i faretti devono essere leggeri, per evitare che, lasciati in posizione, si abbassino per la deformazione dei tubi causata dal loro stesso peso. La videocamera viene montata mediante il suo fòro filettato di fissaggio presente sul iato inferiore della maggior parte delle videocamere amatoriali sulla struttura di supporto, che può essere un comune treppiede - cavalletto per uso fotografico normalmente disponibile in commercio, eventualmente corredato di guide di scorrimento lineare per regolare più comodamente la distanza fra la videocamera ed il soggetto: ciò è particolarmente indicato per utilizzo in esterni. To prevent vibrations from being transmitted during the movement of the lights, these tubes have a particularly small diameter to be deformed with minimum effort; therefore the spotlights must be light, to avoid that, left in position, they are lowered due to the deformation of the tubes caused by their own weight. The video camera is mounted by means of its threaded fixing hole present on the lower hiatus of most amateur video cameras on the support structure, which can be a common tripod - tripod for photographic use normally available on the market, possibly equipped with linear sliding guides for more conveniently adjust the distance between the camera and the subject: this is particularly suitable for outdoor use.

Per un migliore utilizzo del sistema di visione sopra ad un piano di lavoro, una struttura a basamento è più indicata: la videocamera viene fissata mediante il suddetto foro filettato ed una vite ad una guida lineare (23) che serve a muovere finemente, mediante la sua manopola (24), la videocamera lungo l’asse ottico, qualunque sia la posizione o l’inclinazione; la guida lineare (23) viene fissata mediante una o più viti (22) alla squadretta di fissaggio (19), la quale viene montata sul braccio (17) mediante un bullone di perno (20), che una volta allentato ne consente la rotazione rispetto un asse orizzontale, consentendo la regolazione dell’ inclinazione del punto di vista. For a better use of the vision system above a work surface, a base structure is more suitable: the video camera is fixed by means of the aforementioned threaded hole and a screw to a linear guide (23) which serves to move finely, by means of the its knob (24), the video camera along the optical axis, whatever the position or inclination; the linear guide (23) is fixed by one or more screws (22) to the fixing bracket (19), which is mounted on the arm (17) by means of a pivot bolt (20), which once loosened allows its rotation with respect to a horizontal axis, allowing the adjustment of the angle of the viewpoint.

Il braccio (17) è fissato, mediante un altro bullone di perno (18) che consente la regolazione dell’inclinazione del braccio, alla slitta (1S) di una guida verticale (14), die ne consente al gruppo braccio - squadretta - videocamera il movimento verticale di posizionamento, mediante la manopola (16). The arm (17) is fixed, by means of another pivot bolt (18) which allows the adjustment of the arm inclination, to the slide (1S) of a vertical guide (14), which allows it to the arm - bracket - camera unit the vertical positioning movement, by means of the knob (16).

La guida verticale (14) viene fissata in maniera rigida ai basamento (13), realizzato con materiali particolarmente pesanti (ad esempio: metalli o pietra naturale) allo scopo di conferire stabilità contro le vibrazioni, che disturberebbero la visione; il basamento funge anche da contenitore per parti accessorie per il sistema come, ad esempio: rinterruttore d'accensione sul frontale (12), la presa di corrente ausiliaria per l'alimentazione del televisore ed il porta fusibile di protezione contro i sovraccarichi sul pannello posteriore, l'alimentatore della videocamera, l’alimentatore ausiliario per l’illuminazione se necessario, ecc. The vertical guide (14) is rigidly fixed to the base (13), made with particularly heavy materials (for example: metals or natural stone) in order to provide stability against vibrations, which would disturb the vision; the base also acts as a container for accessory parts for the system such as, for example: the ignition switch on the front (12), the auxiliary power socket for powering the television and the overload protection fuse holder on the rear panel , camera power supply, auxiliary power supply for lighting if needed, etc.

Il sistema può venire liberamente spostato sul piano di lavoro (25) in quanto non è a questo fissato rigidamente, ma semplicemente appoggiato: il notevole peso del suo basamento ed il basso baricentro ne garantiscono comunque la stabilità, inoltre la struttura è realizzata in modo da non frapporsi fra il soggetto (6) ed il piano di lavoro (25), in modo da poter ossavare ingrandito il soggetto mentre viene lavorato su macchine o attrezzature fissate sopra al piano di lavoro. The system can be freely moved on the worktop (25) as it is not rigidly fixed to it, but simply supported: the considerable weight of its base and the low center of gravity guarantee its stability. do not stand between the subject (6) and the work surface (25), so as to be able to observe the subject enlarged while it is being worked on machines or equipment fixed above the work surface.

Vantaggi Benefits

Il sistema cosi realizzato consente di ottenere rapporti d’ingrandimento adeguati alla ripresa di soggetti di dimensioni millimetriche, con i seguenti vantaggi : 1. Economici: per gli elevatissimi volumi di produzione dei prodotti amatoriali, sia videocamere che televisori, le parti più costose di un sistema di visione elettronico (sensore, ottica e monitor) hanno in questo caso un costo modesto, 2. Facilità di utilizzo, sia dei singoli apparecchi che, destinati ad una utenza non professionale, sono stati progettati appositamente perché loro utilizzo risulti semplice ed immediato (anche grazie ad automatismi che non possano essere adottati da sistemi a basso volume di produzione, a causa della loro altissimo costo di sviluppo; ad esempio: messa a fuoco automatica, sistema antivibrazioni, bilanciamento dei colorì automatico, protezioni antiabbagliamento), sia del sistema completo, che consente una vasta scelta delle dimensioni del campo di ripresa, anche mediante telecomando, con una escursione pari a quella della focale deirobiettivo della videocamera. The system thus created allows to obtain adequate magnification ratios for shooting subjects of millimeter dimensions, with the following advantages: 1. Economic: due to the very high production volumes of amateur products, both video cameras and televisions, the most expensive parts of a electronic vision system (sensor, optics and monitor) in this case have a modest cost, 2. Ease of use, both of the individual devices which, intended for non-professional users, have been specially designed so that their use is simple and immediate ( also thanks to automatisms that cannot be adopted by systems with low production volume, due to their very high development cost; for example: automatic focus, anti-vibration system, automatic color balance, anti-glare protections), and of the complete system , which allows a wide choice of the size of the shooting field, even by remote control, with one eg Cursor equal to that of the focal length of the camera lens.

3. Disponibilità di nuove funzioni rispetto ai sistemi di visione preesistenti; fra queste ricordiamo le possibilità di: registrare filmati senza alcuna apparecchio aggiuntivo, di registrare e di doppiare il commento audio, di sovrapporre titoli e descrizioni alle immagini; se la videocamera include la funzione di macchina fotografica digitale anche di memorizzare immagini statiche, di trasferirle a computer, e da quest'ultimo a Internet. 3. Availability of new functions compared to pre-existing vision systems; among these we mention the possibilities of: recording videos without any additional equipment, of recording and dubbing the audio commentary, of superimposing titles and descriptions on images; if the camcorder includes the digital camera function, it can also store still images, transfer them to a computer, and from it to the Internet.

4. E’ possibile di utilizzare come sistema di visione la sola videocamera, senza ulteriori apparecchiature elettroniche, in quanto dotata di mirino o mini schermo per la visione immediata o la riproduzione delle immagini registrate. S. Leggerezza, trasportabilità e possibilità di funzionare a batteria, qui possibilità di essere impiegato dove l’alimentazione di rete non è disponibili 4. It is possible to use the video camera alone as a vision system, without additional electronic equipment, as it is equipped with a viewfinder or mini screen for immediate viewing or playback of recorded images. S. Lightness, portability and possibility of battery operation, here it can be used where mains power is not available

Claims

Claims With this patent I intend to claim the right of construction and application: 1. of the additional lens, so called because it was designed for use in addition to another variable focal length lens, in order to modify its focal length and / or minimum focusing distance, made with one or more lenses constituting a converging optical scheme and equipped with a manually or electrically operated variable aperture diaphragm, to allow its use with all focal lengths of the original lens; 2. the use inside the additional objective as in claim 1 of an achromatic or apochromatic optical scheme, that is achieved by positioning slower fixed distances between them, both converging and diverging and made of different materials so that the optical scheme overall is convergent and with the same focal length for the light of 2 or more different colors. 3. of the use within the additional lens as in claim 1 of one or more aspherical lenses, that is, with non-constant surface curvature, designed in order to improve the resolution at the edges of the image; 4. the use inside the additional lens as in claim 1 of a variable optical scheme, that is realized by positioning slower lenses at adjustable distances, both converging and diverging and made of different materials so that the overall optical scheme is convergent and with the possibility of adjusting the resulting focal length, then adjusting the focusing distance of the subject; 5. of a system for enlarged vision and / or enlarged video shooting that uses a camera complete with built-in lens for image acquisition whose original optical scheme is modified by inserting in front of its own built-in lens an additional lens made as per claim 1 or 2 or 3 or 4; 6. of the use in an enlarged vision and / or enlarged video recording system as per claim 5 of a lighting system consisting of one or more light sources, which can be light emitting diodes (LEDs) and / or lamps with incandescent and / or fluorescent, oriented to illuminate the subject with constant or variable intensity by means of a brightness adjustment circuit, both automatic and manual, with power supply from the same source as the camera or from an independent external source and with the possibility of being rigidly mounted around an additional objective as per claim 1 or to be supported by supports deformable by the user but capable of maintaining the position in which they are deformed; 7. of the use with an enlarged vision and / or enlarged video recording system as per claim S of an electronic circuit for automatic control, according to the focal length of the lens incorporated in the video camera chosen by the user for the desired magnification , the aperture of the diaphragm of the additional objective of claim 1, and / or the intensity of the light emitted by the lighting system of claim 6, in particular as regards; • the reception and storage, during the initial setting phase, of the codes corresponding to the commands for changing the focal length of the lens incorporated in the camera, sent by infrared rays from the remote control of the camera; • reception and decoding of the commands for changing the focal length of the lens incorporated in the camera, sent by infrared rays from the camera remote control; • the motor position control for operating the diaphragm; • the partialization of lighting; 8. a support structure for an enlarged vision and / or enlarged video recording system as per claim 5, particularly for the use of the vertically sliding arm (17) with adjustable inclination, the bracket (19) with adjustable inclination and the base (13) as a container for the accessory parts of the system; 9. of the realization of the lighting system referred to in claim 6 by means of halogen lamps with dichroic reflector mounted in spotlights made with an internal metal reflector, with opening / s on the side opposite to that of light emission to disperse the heat emitted by the lamps in the form of infrared rays through the dichroic reflector of the lamps themselves, with an air gap between the internal metal reflector and the external part in plastic or other thermally insulating material and for mounting said spotlights on flexible semi-rigid support pipes.