TWI294985B - Device for optically recording an object - Google Patents

Description

1294985 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關一種拍攝物件用之攝影機，其拍攝物置 於一個與拍攝機器有一段距離、使用者輕易可及的置物平 台上，該儀器如申請專利範圍第1項所述之前置項，位於平 台上方，例如：機器所在空間内的天花板下、使用者無法 伸手接觸之處，且使用時該機器應為定點固定狀態。拍攝 物件之操作程序參見申請專利範圍第17項之前置項。 【先前技術】 按，相對於眾所週知之監視人員用的攝影機，拍攝物 件用之攝影機係用於拍攝靜立於事先準備好的置物平台上 的物體；用這類機器可以拍攝文件、印刷品、圖片、文稿、 手稿、報告用的投影片或者其他展示物，拍攝的光學訊息 會轉成電流訊號。 目前普遍採用的機器多含有一個外殼，外殼上連著一 個置放靜物用的支撐平台、一套拍攝用的架設裝置、一幅 裝在外殼上的光源，並將可立體旋轉的鏡頭固定於其上 方，如天花板等。然而，為達成上述目的，本發明將可立 體旋轉的鏡頭固定於其上方如天花板等位置上，而是固定 在書桌或工作桌上，並能產生高晝質的攝影圖像。拍攝物 須由使用者放置在置物平台上，並且確定其位置。位於桌 上置物平台上方的架設裝置與光源或者折射光源的鏡子， 則至少會以裝在機器外殼上的支撐臂固定之。 1294985 ，丨! η \ ; 、，一般桌上型攝影機的固定支撐臂、拍攝用的架設裝置 與f源震置或折射光源的鏡子常常導致使用時的障礙。特 別是f拍攝大面積的物體如地圖或X光片時，桌上型攝影機 ，口定支撐臂彳绿會妨礙物件的放置，嚴重時甚至局部或 70王妨礙物件的拍攝。此外，固^支撐臂、拍攝用的架設 衮置#光源裝置或折射鏡往往會阻擋使用者的視線或者或 者遮敝住使用者，而影響觀眾注視使用者的視線，它們同 時也限制了置於置物平台上之拍攝物體的最大容許高度。 而且’設計為手提式的桌上賴職很容S被偷竊。 「位於美國明那波里斯的rVide〇Labs」公司出產名為 「Ceiling DocCam」的靜物攝影機，無上述之桌上 二 機晋遍面臨的問題。然，與監視人員用的攝影 衫 是這個「Ceiling DQeGam」攝影機也個類u之處 成，而該相機含有-個可遙控的伸縮鏡頭。相^目，組 視攝影機來說，「Ceiling DocCam」只能下垂安穿人貝監 合適的空心天花板結構裡，下垂的角度必須向下怒=一個 能避免攝得的影像扭曲變形。欲拍攝的物品置放^，才 台即為通常鉛垂位於rCeiling D〇cCam」下方桌面置物平 分，攝影機依空間大小與桌子高度不一，而置放在=^部 撐平面約170至240公分的位置。 距離支 機相街 這種固定式的攝影機在實際操作上與桌上型的 相比，於使用上有一定的侷限。此為固定式的攝奢如機 於桌上型攝影機之缺陷。 。 首先，安裝這類固定型攝影機的前提是必 只无有〜個 1294985 % π iq \ 合適的空心天花板結構存在。然而，如果這個空心結構存 在，也很可能會在計晝中理想的安裝位置上，恰巧碰到穿 過空心天花板的水管、電線、電纜線或者空調風管，而使 得裝設工作發生困難，甚或失敗。 其次，由於攝影機固定在空心天花板上，拍攝時只容 許桌面上拍攝物置物平台的位置有幾公分的位移，因此實 際操作時，使用者位置的移動範圍也受限在這幾公分内。 此外，這類攝影機不若桌上型靠近使用者、垂手可及。 所以在機器操作與架設時，有可能因此而發生困難。 再說，攝影用的置物平台不屬於攝影機的一部分，通 常位於攝影機下方大約2公尺處，因此容易導致難以控制、 不利攝影的不確定邊緣因素。也因此，通常這類機器無法 達到桌上型機器的攝影品質。特別是時在拍攝一些物體 如：overhead投影片、光澤的文件、帶有鑽孔、開口或後 面切縫的展示物體等的時候，必須使用適合的桌上型攝影 機才能得到有用的視像效果。 因為安裝好的機器設備中，拍攝物體置物平台與攝影 機是分開的’並且沒有明確的定義界定兩者的關係5所以 如何適當的將攝影物件放置於置物平台上，完全靠一個與 攝影機連線而即時傳達攝影效果的監視器間接控制。 拍攝空間内的拍攝用光源也可能因為不當的擺設而導 致干擾性折射或反射，使得物件的光學攝影受到負面的影 響或受到阻礙而失敗。 1294985 "月ik —j

【發明内容】 L .'Γ: '.V.……...π...:」：：二；； 由是，本發明之主教 改良後的方案應能拍攝^的係在解決現存技術上缺點。 得到改善，iE且能簡化操作程序。 拍攝息貝將 藉由本發明中包含 申請專利範®fi項與第『'及*序’可相拍攝符合 件之目的。 、弟Π項之附屬項内所描述特徵的物 其他本發明的替選㈣ 獨立項的特徵中已有敘逃。 ，已在 此外’與㈣平台切—段距離 的範圍内設計成能约改善攝影的晝質 \應在可能 程序簡化機器的使用。而R 逯過—個操作 時有較大的彈性，同時類的機器應該在使用或固定 本發明使用的拍攝物件中， 用乾 '上。 手稿、相片、各式文件， ’、 ⑽文稿、圖片、 圖案的膠片、有無背光的液晶哭a，U、χ光片、有 如··樣本、零件或者敕曰曰6不即’以及立體的展示物 卞戎考整台機器與裝置等。 刃 不平的表面。這個表板上的一個弯曲 一部分。 遂了疋—個大型展示物體的 一個直接或間接固定 置物平台上面的物件、 二化反上、拍攝位於 圍的攝影機，能藉由 而此改交攝影範 月5又備的幫助而改善拍攝時的光 1294985 丨7 、 源。由攝影機控制的照明設備其照明範圍覆蓋了拍攝面 積。當拍攝範圍改變時，照明設備會幾乎同時自動改變它 的照明區域。即使攝影機與置物平台有距離且定點固定住 了，透過這類可控制並且比週遭環境更亮的照明設備，該 機器有足夠的條件拍攝出更好晝質的影像來。 如出自EP 0362 737 B1著名的桌上型物件攝影機，雖 然其置物平台上的攝影範圍能由照明設備透過伸縮調焦鏡 頭以不同的光度照明，然而這一類型的桌上型物件攝影機 的置物平台、攝影設備與照明設備共同構成一個整合式的 單位，它的幾何、光學周邊條件之定義清楚且僵硬無法改 變。EP 0362 737 B1機型的結構，例如攝影設備與照明設 備與其置物平台硬性地組合在一起，並且彼此的間距都是 固定的。攝影設備接收的影像光束和照明設備發送的照明 光束在置物平台上以一個不能改變的微小角度相切。這些 清楚定義的幾何與光學條件也使得攝影設備與照明設備能 夠共用兩個折射鏡。 相對的，符合本發明原理的機器中，其幾何與光學條 件，例如機器和置物平台的間距，可以調整改變。如果一 個從攝影範圍出發而由攝影設備攝取起來的影像光束和由 照明範圍發射出去的照明光束之間有調整的彈性，使得置 物平台上攝影範圍内照明光源所到之處就能完整被照明光 線覆蓋，而且光質平均同質則較為優越。此外如果因此而 使得拍攝物像時調整的攝影範圍在使用者視野之内，則可 協助在照明到的範圍内輕易尋找到攝影範圍的位置。如此 1294985 1Tff /7 =大機器!作的方便度。在本發明的-種設計 照明光束呈Γ備巾域光麵㈣線及與_線平行的 降二;::角’譬如明顯大於5。，因此可以有效的 平方向平而P 所“針擾性反射料鏡射。水 α 所出現的攝影範圍歪曲現象比方可以用

Keystone-變形法作數位化的校正。因為這個校正攝影的可 能，光束的角度可大到45。甚或更大。當然為調整水平方面 上的變形’也可引用其他已知的數位式變形調整方 動置物平台水平方向上攝得之圖像。 另-個本發明的設計型式中加入了第一折射鏡與第二 折射鏡。它們折射來自照明設備的照明光束或者來自 範圍而進入攝影設備的攝像光束。此設計使得攝影機的= 型可以趨向杈為扁平。以折射鏡折射攝像光束後，可以4 用影像處理設備數位式調整由攝影設備拍攝而來的反向利 像，此為本法之優點。 戈

【實施方式】 的、特徵及功效， 之圖式，對本創作 為使貴審查委員瞭解本創作之目 兹藉由下述具體之實施例，並配合所附 做一詳細說明，說明如后：

第一圖顯示符合本發明原理的攝影機之第一個#上I 式的例子，其於攝影狀態下的情形。其中水平工 十t 置的假設拍攝物體並未於第一圖中表達出來。 一上砰 ^ 一 ^术该機器被固 疋設備14直接固定於圖示中未畫出的天花板上。 10 1294985 贫丨"7 、 攝影機1顯示第一圖裡未表明的攝影設備與照明設 備。照明光束8自照明設備中射出，照射在可調整的照明範 圍9上，照明範圍9同時涵蓋了置物平台2的大小。在此圖中 選定的攝影範圍5剛好為置物平台2與照明範圍9所覆蓋。在 實務操作中如果照明範圍9稍微超過攝影範圍5的邊緣，將 有利攝影結果，因為照明設備發射出來的照明光束8—般來 說比週邊環境裡的光源強烈好幾倍，所以不論是攝影範圍5 裡面光的強度或是光的方向，會明顯的受到照明光束8決定 性的影響。也因此，控制光源提供了令人滿意的光學攝影 品質及不受環境光源影響的獨立性。這一點特別對於機器 的選點定位與有效使用有關鍵性的意義。 為盡量避免照明光束8之強烈光源於置物平台2或者置 於平台上的物件上產生干擾性的反射光，可以將照明光束8 以一個與鉛垂線形成的狹角投射在置物平台2。另也應顧慮 到攝像光束6與照明光束8相切於置物平台2的中等弧度入 射角。攝影機1到置物平台2大約有180公分長距離，當攝像 光束6與照明光束8相切於置物平台2時，有利於形成較小的 中等弧度入射角，例如15°，應用在多律光學攝影目的上可 產生令人滿意的晝質。因為攝像光束6的入射角很小，所以 引起的攝影光學扭曲以肉眼並不易察覺。相較於桌上型攝 影系統，符合本發明原理的攝影機與置物平台2間的距離加 大，有利於照明範圍9内的光線均勻散佈，同時，在事先預 定的光學條件下以及最大的攝影扭曲容許角度下，基本上 能擁有較大的攝影範圍5。 ，1294985 — 專利申請案第删祕號 (^p D; / . ROC PatentAppln. No. 092114946 / j 修正後無劃線之說明書中文本替換頁-附件(四） ^Slgnded pages of specification in Chinese - EncUTV) - 读禍日3 n口机从丄一 （民國96年10月22日送呈） 边、“、、明扠備額外供給的光源，吟交深處 -部位也能較清晰攝得影像。與既有固定在天花板上的機種 相比二因為本發明之照明設備額外供給的光源，甚至物體 上車又冰的孔八也能夠成功拍攝，達到前述機種無法達到的 拍攝效果。 >、如果，例如透過攝像光束6的伸縮調焦而將攝影範圍5 變為攝影範圍5,，那麼依據本發明機器的性能，能在約莫 同寺門内例如透過照明光束8的伸縮調整，而將照明範圍 π為…月範圍9 °如此一來’即使較小的攝影範圍内也能 獲得必要的光亮，而得到有品質的攝影成果。原則上，前 述效果也可透過機器提高照明設備的光量而達成。 ^透過例如機器1内部可翻轉的懸掛式攝影設備與照明 设，，可達成將攝影範圍5,位置侧移為攝影範圍5，，，兩個 較簡單的制動馬達可遙控執行上述之翻轉動作。使用機器1 專用的可複向定位之固定設備14也可達到一樣的效果。在 攝影範圍位置改變的同時，機器會自動將照明範圍調整為 照明範圍9，，的位置。 第一個本發明的延伸設計中，機器含有一個在第一圖 中看不到的影像分析設備，該分析設備能分析拍攝後轉成 電流訊號，然後改變攝像光束6或照明光束8之方向與其橫 斷面。例如，首先照明範圍的大小依照照明範圍9,與攝影 範圍5的大小而設定。在搖攝攝像光束6或照明光束8時，影 像分析設備能透過照明光束8而辨識攝影範圍5内一部分之 照明，而導致攝像光束6或照明光束8的方向調整，使得置 12 "1294985

物平台2上的攝影範圍5,對齊攝影範圍5的中心。然後照明 光束8的橫斷面會再度被放大而自動覆蓋包含攝影範圍_ 照明範圍9，不受與置物平台2間距的影響。 第二圖係顯科合本發明原理之第二個延伸設計範例 攝影機Γ ’ -個置物平台2’ ’财的光學特徵，這裡以黑 、白色塊表達之。 斑先相對於第-圖中的機器]，機器！，裡的第一折射鏡η ^第二折射鏡12相鄰並列在一起。攝像光束6或照明光束8 分別經由第一折射鏡U與第二折射鏡12而折射。此時，此 兩個光束：6和8相對於鉛垂線大約呈20。角。一般已知， 若攝像光束6與照明光束8之傾斜角度相同，相對於第一圖 中光束的處理，可更進一步降低干擾性反射或鏡像。如此 排列的光束6與8—方面需要光學影響的校正，另一方面需 要較南效能的照明設施。一個本發明的延伸設計中，在光 學攝影機Γ裡設有一個第二圖中未圖示之攝影影像分析裝 置’它能分析轉成電流訊號的攝影同時改變攝像光束6的方 向。影像分析裝置能感測預定置物平台2,的光學特徵，這 ^ 白色塊構成的圖案表達。在搖攝攝像光束6時，影 像分析裝置能夠辨識全部或局部圖像，而自動的調整置物 平台2’上面攝像光束6的位置。 第三圖顯示符合本發明原理的第二個延伸設計攝影機 1 ’一個符合本發明的第三個延伸設計攝影機1，，及一張視 訊會議室裡的弧形會議桌，桌上有4個置物平台2,均以預設 的光學條件擺設定位。 13 1294985 丨押丨丨7 1 攝影機r定點固定在圖中未圖示之視訊會議室的天花 板上，攝像光束6及照明光束8可在一個大角度範圍内經由 擺動調整而分別對準四個置物平台2’，對準四個四散分開 的置物平台2’的攝像光束6與照明光束8必需以較大的角度 偏離鉛垂線，因此，透過影像分析裝置所做的數位式光學 影像校正，以及在第三圖中未顯示之可調式光圈裝置預先 扭曲照明光束8乃為必要之步驟。此外拍攝之影像也可經由 影像分析裝置數位化的稍微旋轉校正。 相對於攝影機1與Γ，攝影機Γ’中含有一軌道系統 17，可直接將機器固定在天花板上。透過一個第三圖中未 顯示的動力裝置，本機器Γ ’可以在各個置物平台2’的合適 攝影點間沿著軌道移動，調整位置。影像拍攝當中，拍攝 機器乃靜止固定在視訊會議室的天花板上。 第四圖中顯示第二圖中攝影機Γ由下往上看的正面斷 面圖。它顯示了 一個攝影設備3包含一架數位式相機15，第 一伸縮調焦鏡頭4，第一折射鏡11，一個照明設備7包含光 源16，第二伸縮調焦鏡頭10，一個可調整的光圈13及第二 折射鏡12。第一與第二折射鏡11或12分別是以可複向定位 的方式懸掛著而可以用精密制動馬達推動而作二維的翻 轉。兩個鏡子當然也可以用現有的汽車後照鏡定位設備來 轉動。攝像光束6與照明光束8之個別獨立的定向功能使得 第一圖與第二圖中的攝影範圍5，5’或5’ ’及照明範圍9， 9’，或9’ ’均能自動的對中。在此，使用者應選擇小於攝影 範圍的照明範圍，並且透過影像數位式分析裝置，配合照 14 1294985 ^ ί( 17 χ 明光束的位置來對準攝像光束。 經由這裡並未圖示之制動馬達所遙控的可調光圈13， 照明光束8可依據置物平台2的方向不同而被切為梯形，就 算是照明光束8對著置物平台的斜角很大，也能在置物平台 2上出現一個長方形的照明區域。 影像分析裝置18可將轉為電流訊號的光學影像數位式 予以校正。 【圖式簡單說明】 第一圖係為本發明攝影機之斜視圖一。 第二圖係為本發明攝影機之斜視圖二。 第三圖係為本發明攝影機延伸設計型式之上視圖。 第四圖係為第二圖所示機器之斷面圖、天花板固定圖、由 下往上注視之上視圖。 【主要元件符號說明】 1 · ......攝影機 1、· ·丨 •••攝影機 1，， .....攝影機 2 · · ·. * · ·置物平台 2, · • · · ·置物平台 3 · · ·、 4 · •第一伸縮調焦鏡頭 5 · · · • ••攝影範圍 5, · •···攝影範圍 5 ，， · · · •攝影範圍 6 · 7 · · · • ••照明設備 8 · .....照明光束 9 · · · · ••照明範圍 9, · • · · ·照明範圍 9 ，， · · · •照明範圍 15 1294985 η \ 1 0 · 第二伸縮調焦鏡頭 11·· ••第一折射鏡 1 2 · •··第二折射鏡 13·· .....光圈 1 4 · 15·· ••數位式相機 1 6 · 17·· 1 8 · ••影像分析裝置

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Claims (1)

1. I I ' 烈申請案第092114946號 普錢嗲劃線之穿令f丨絲 1¾¾¾¾6附件( (Submitted on October 22, 2007) 1294985 #智6丨丨踏、 ί - 十、申請專利範圍： ' h 一種用來拍攝位於與攝影機（1，1，，Γ，）以一段距離分 離、使用者可及的置物平台（2, 2，）上之物體的攝影機 Γ, 1")， ’ 該攝影機（1，Γ，1，，）係於使用者可直接觸手可及 的範圍内，於執行拍攝時，直接或間接的固定於置物平 台（2, 2，）的上方，尤其是在拍攝空間内的天花板上， 經由一套攝影設備（3)，攝像光束（6)可在 (U，）上的攝影範圍（5,5，，5，，）上方被攝取且有= 轉變成電流訊號；， ' 設有一照明設備⑺，經由照明設備以照明光束⑻ 的型式來照明攝影時置物平台（2， 月=8) 明範圍（9, 9，，9，，）， 田取D適之照 同時該照明範圍（9 q，ο，，、*”,.， 影範圍(5 5, ^二 )為可變動的’並和攝 9軏圍(，5，5 )的變動時間大約同步。 =申請^範圍第！項所述之攝影機（1， ¥ . aH _ ^ P思之改變的照明範圍（9 9, Q，，、 位置會明顯的置中對齊攝影範圍（5, 5， ，，9 ) 3.t申請ΐ利範圍第1項或第2項所述之攝影機⑹，），其 該攝衫機（1，1’）係設有兩個伸縮齡鏡頭（4 1〇 ” )，可用來調整攝影範圍（5,5，，5，，）與照明範圍（9,9，， 1294985 9’ ’）的大小，調整時兩範圍面積大小相同。 4·如申請專利範圍第1項所述之攝影機（1，1，），其中該攝影 範園（5，5，，5，，）與照明範圍（9，9，，9，，）的位置會透 過榣攝置物平台（2，2,）上的攝像光束（6)或照明光束（8) 而得到改變。 5·如申請專利範圍第丨項所述之攝影機（1，1’），其中於拍攝 影像時，攝像光束（6)稍微傾斜，例如與鉛垂線成一個大 於5。的夾角。 6·如申請專利範圍第1項所述之攝影機（1，1，），其中該攝影 機（1，1，）含有一個可以二維活動翻轉的第一折射鏡 ’能夠折射攝像光束（6)。 7·如申請專利範圍第1項所述之攝影機（1，1，），其中在拍攝 影像時，照明光束（8)稍微傾斜，例如與鉛垂線成一個大 於5°的夾角。 8·如申請專利範圍第1項所述之攝影機（1，丨，），其中該照明 设備（7)中含有一個可以活動調整的光圈（13)用來調整 照明光束（8)的切割。 9·如申請專利範圍第6項所述之攝影機（1，1，），其中該攝 影機（1，Γ )含有一個可以二維活動翻轉的第二折射鏡 (12)，能夠折射照明光束（8)。 1〇.如2請專利範圍第6項或第9項之攝影機（11，），其中該 ㈣機αι’）之兩個折射鏡（11，12)係為相鄰並列。 11.如申4專利範圍第丨項所述之攝影機（1，Γ)，其 光學拍攝置於互相分離之置物平台（2，2，）上的物件之 1294985 f /η 、 攝心機（1，1 )位於置物平台（2，2，）上的個別攝影範園 (5’ 5，5’’）與照明範圍（9，9，，9，，）之位置能夠共同 被確定。 ， ， 12· =申請專利範圍第11項所述之攝影機（1，1，），其中該攝 衫機器（1，1’）具有一軌道（17)，沿著該軌道（17)，攝 像光束（6)與照明光束（8)可透過攝影設備（3)或照明設 備（7)的移動而移動位置。 13·如申請專利範圍第丨項所述之攝影機（1，丨，，丨，，），其中 该攝影機（丨，1，，1，，）具有一用來處理轉變成電流訊 號的攝影訊號之影像分析裝置（18)。 14·如申请專利範圍第13項所述之攝影機（1，1，，1，，），其中 藉由影像分析裝置（18)轉變成電流訊號的攝影訊號玎 透過Keystone-變形法得到數位式的校正。 15·如申請專利範圍第13項或第14項所述之攝影機 〇, Γ，Γ’），其中轉變成電流訊號的攝影訊號能透過該 影像分析裝置（18)形成數位式鏡射。 I6·如申請專利範圍第13項所述之攝影機（1，1，，1，，），其中 轉變成電流訊號的攝影訊號乃透過該影像分析裝釁 (18)能夠數位式旋轉。 17· —種利用一攝影機光學拍攝一物件之方法，該攝影機係 由上述申請專利範圍中任一項所製成，該方法包栝 該攝影範圍（5)會調整得比照明範圍（9，，9，’）大’ 該攝像光束（6)對於照明光束（8)的方向係藉由搖 攝攝像光束（6)與照明光束（8)之至少一光束而改變’及 19 V .1294985 藉由分析該攝影設備（3)的電流訊息，照明範圍（9, 9’，9’ ’）的位置將主要的對正攝影範圍（5，5’，5’ ’）的 中心位置。 18.如申請專利範圍第17項所述之方法，其中拍攝之目的物 置於一個具有特定光學特徵之置物平台（2’）上，其中 該攝像光束（6)的方向改變，且 透過分析攝影設備（3)電流訊息，攝影範圍（5， 5’，5’ ’）佈設於具有特定光學特徵之置物平台（2’）上。 20 1294985 Ψ f[ 七、指定代表圖 (一） 本案指定代表圖為：第（一）圖。 (二) 本代表圖之元件符號簡單說明： 1 · · •·••攝影機 2 · .....置物平台 5 · · •••攝影範圍 5， .....攝影範圍 5，，· •··攝影範圍 6 · .....攝像光束 8 · · •••照明光束 9 · .....照明範圍 9 5 · • ••照明範圍 9，， • · · ·照明範圍 14· • ••固定設備 八、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式： 無