(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピクチャ又はイメージを電子信号に変換するための装置であって、この装置が、一つの投影面（１０）上にあるピクチャ又はイメージを撮影するための一つの第１の対物レンズ（１）を備えた一つのカメラ（１４）と、前記投影面（１０）に対して光源（１６）によって発生された光ビームを投影するための一つの第２の対物レンズ（３）を備えた一つの光源（１６）とを有し、更には、前記第１の対物レンズ（１）が電動機で焦点合わせ可能な対物レンズとして形成してあり、更には、前記カメラ（１４）と前記光源（１６）とに配分すべき両方のビーム路程の方向を変換するために、一つの第１の鏡（２１）と、一つのサポートアーム（２４）に一つのジョイント（２４Ａ）を中心に電動機で旋回可能に取り付けられている少なくとも一つの第２の鏡（２２）とが設けられていて、これらの両方の鏡（２１、２２）が前記投影面（１０）と両方の前記対物レンズ（１、３）との間に配置されている前記装置に於いて、
前記第２の鏡（２２）が、前記ビーム路程の長さを短縮或いは延長するように、前記サポートアーム（２４）の縦伸長の方向に電動機で移動可能であることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記第２の鏡（２２）の移動及び旋回が、一つの第１の電動機（３１）或いは一つの第２の電動機（３２）を介し、更に前記第１の対物レンズ（１）の焦点の調節が、一つの第３の電動機（３３）を介し、当該装置に付設されている一つの制御ユニット（３０）を介して実施され、更には、前記サポートアーム（２４）のその都度のサポートアーム長を記録するための一つの位置発信器（３６）と、前記第２の鏡（２２）のその都度の旋回角度を記録するための一つの角度発信器（３５）と、一つの焦点位置発信器（３７）とが設けられていて、この位置発信器（３６）、この角度発信器（３５）或いはこの焦点位置発信器（３７）が、各々、相当する信号を前記制御ユニット（３０）に送ることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第１の対物レンズ（１）がズーム対物レンズとして形成されていて、そのズーム比が、前記制御ユニット（３０）を介して電動機で調節可能であることを特徴とする、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記ズーム比の調節が、前記第２の鏡（２２）の移動及び旋回に依存して又はこれと共に行われることを特徴とする、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記第１の対物レンズ（１）が、一つの同期装置を介し、同じく電動機で調節可能なズーム対物レンズとして形成されている前記第２の対物レンズ（３）と接続されていることを特徴とする、請求項３又は４に記載の装置。
【請求項６】
ズーム対物レンズとして形成されている前記第１の対物レンズ（１）に一つのズーム位置発信器（３９）が付設されていて、このズーム位置発信器（３９）を介し、前記制御ユニット（３０）が、相当する信号を利用できることを特徴とする、請求項２〜５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項７】
電動機で調節可能な集束装置を備え且つズーム対物レンズとして形成されている前記第２の対物レンズ（３）に一つのズーム位置発信器及び/又は一つの焦点位置発信器が付設されていて、この発信器又はこれらの発信器を介し、前記制御ユニット（３０）が、相当する信号を利用できることを特徴とする、請求項２〜６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
前記第１の鏡（２１）に一つの電動機（３２Ａ）が付設されていて、この電動機（３２Ａ）が前記第１の鏡（２１）の傾きを可能にすることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項９】
前記電動機（３２Ａ）に一つの発信器（３５Ａ）が付設されていて、この発信器（３５Ａ）を介し、制御ユニット（３０）が、相当する信号を利用できることを特徴とする、請求項８に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、請求項１の上位概念による、ピクチャ又はイメージを電子信号に変換するための装置に関する。
【０００２】
ここで『ピクチャ又はイメージ』とは、写真、透明陽画、図面などの従来の意味での画像だけでなく、その他の情報記録文書、例えばテキストの頁、書類など、の他にあらゆる種類の物体、しかも移動物体までも意味するものとする。
【０００３】
【従来の技術】
この種の装置は欧州特許362 737-B1号公報に記載されており、この装置では装置の内部に設けた光投影機が鏡のシステムを介して作業面に、一つのビデオカメラの撮影範囲と同じ大きさの光の領域を投影する。この画像が同じようにしてカメラにより撮影される。 光投影機とカメラとのレンズシステムは同期化してあり、この機構により作業面の上の光の領域の大きさがカメラのズーム範囲の変化に伴って変化する。走査・照明システムが実質的に影のない照明と特に大きな焦点深度とを保証する。更に作業面の画像の大きさに光を正確に投影するので、邪魔になる散光を生ずることがなく、投影機による再生に対して少なからぬ快適さが得られる。
【０００４】
複数のレンズ要素を備えたズーム対物レンズの使用により複数の焦点距離が可能である。しかし大き目のズーム比の場合には、解像度の低下、かなりの変形、又場合によっては全く正しいとはいえない色の再生のために、対物レンズの光度と画像再生の精度とが損なわれるようになる。
【０００５】
一般に垂直に配置した軸に移動可能に取り付けた固定（焦点）の対物レンズ、所謂レプロ(Repro)-装置を用い、その際照明装置の調整と走査距離の設定とを並行して行えば、最上の映像の品質を得られるかもしれないが、そのような装置はプレゼンテーション技法、例えばテレビ会議の目的にも、或いは3次元スキャナとしての使用にも一般に大きすぎ、又扱いにくい。
【０００６】
この種のプレゼンテーションの機器は簡単に持ち運びが可能で容易に取扱えることが要求されるため、プレゼンテーション機器の寸法が制限され、従って機器の中に設けるカメラの対物レンズの大きさとそのズームの範囲も制約を受ける。更に商売の上からも、かなり大きなズーム範囲のカメラを使用した場合の価格切り下げの考慮が必要になる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、従って焦点深度と解像力との低下のない、レンズシステムの作用を超えたズーム効果を有する上述の種類の一つの装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この課題は請求項１の特徴部に記載の対策を実現すれば達成できる。有利な乃至代りの実施の形態は引用形式の請求項の特徴部に記載してある。
【０００９】
走査ヘッドとして使用される鏡のその軸を中心とする運動乃至旋回の可能性は従来の技術から公知であるが、これに一つのサポートに沿っての鏡の移動可能性を追加することによって、ピクチャからカメラ対物レンズまでのビーム路程がそれぞれ鏡の移動距離の2倍だけ延長乃至短縮される。このビーム路程の延長乃至短縮は、撮影しようとするカメラに対しては撮影しようとするピクチャを拡大又は縮小するように作用し、従って固定（焦点）のレンズシステムを使用した場合にはこれがズームレンズシステムとして働き、ズームレンズシステムの場合にはそのズーム作用を高め、その際画質を損なうおそれのあるレンズを使用する必要がない。
【００１０】
ここで鏡を移動しこれを『ズーム』として使用して、一方では撮影しようとする対象の同じ位置が常に確実に走査されるように鏡をそれ自体の軸を中心に旋回し、他方では、カメラの対物レンズの焦点をこの新たな走査距離に相当して修正するようにすれば、本装置をできるだけ簡単に操作することが可能になる。この両方の機能の組合せは、機械的、電気的 又は電子的に実現することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に本発明を図面により説明するが、これは単なる一例にすぎない。ここで、図１は一つの装置の斜視図、
図2のａは図1の装置の側面図で、
図2のｂは第２の鏡を調節した時のビームの路程を示し、
図3は本発明の一つのズーム装置の操作方法を説明するブロック図、
図4はソフトウェアにより制御される工程を説明する流れ図である。
【００１２】
図1及び図2に、一つのケース12に収めた一つの光源16による一つの投影面10のピクチャを記録するための一つの装置を示す。このケースには一つのカメラ14が収めてあり、これで投影面10に表示された又はその上に存在するピクチャを撮影する。しかしこの投影面の外側、例えば室内にあるピクチャ又は物体も、ケース12に連結した一つのサポートアーム24を適当に回して撮影することができる。
【００１３】
光源16  ―  対物レンズ付きの一つの投影機  ―  からの光は一つの第1の鏡21と一つの第2の鏡22とを通って投影面10に向けられる。そこに存在する乃至そこに投影されそのように照明されたピクチャは再び両方の鏡22及び21を通ってカメラ14の対物レンズに鏡面反射される。第2の鏡22はサポートアーム24に一つのボールジョイントを中心に旋回可能であって、投影面10の任意の範囲乃至所要の一部の範囲を映写することができる。カメラ14と投影機  ―  光源16  ―  とは、ケースの中に、それらの光学軸がわずかの度数の角度をなすように配置してある。カメラ14は一つの電線を介して一つ又は複数の再生装置、例えば一つのモニタに接続している。
【００１４】
本発明の投影面は、その上に光ビームをピクチャの内容付き又は無しで投影し得る全く普通の任意の面である。この面を第2の鏡を旋回して自由に選定して、その上のピクチャ乃至イメージをカメラにより撮影することができる。この面はケースの所に又はケースの傍、例えば机や壁の面にあってもよく、又は任意の物体の表面で形成することもできる。
【００１５】
カメラによる一つの投影面の所定の範囲は、―  欧州特許 0 362 737-B1号公報に開示されているように  ―  サポートアームに設けたボールジョイントを中心に第2の鏡を旋回してある程度自動的に見い出すようにするが、その際この鏡を操作者にはっきりと見えるようにし、同時に光ビームを丁度この範囲に導いてこれをくまなく照らすようにする。操作者は光ビームを投影面の一つの特定の位置に向けてカメラの撮影箇所を定める。その際第1と第2の鏡の組合せが同時にピクチャから対物レンズまでの光の路程を延長するように作用し、これにより従来は非常に長い対物レンズにより初めて可能であった、優れた焦点深度を得ることができる。約90 cm以上の光の路程が最も要望される焦点深度に相当する。
【００１６】
しかし又同じように第１の鏡21を旋回しても、投影面の上の任意の範囲を走査し、見い出し、これから離れることができる。又両方の鏡の旋回運動を組み合わせることも可能である。
【００１７】
欧州特許 0 362 737-B1号公報に記載のような複数の同期するズーム対物レンズの使用は、非常に様々の画面の断片の場合の映像の合致を確保し、特に遠隔操作の場合の装置の操作特性を向上する。
【００１８】
カメラと投影機の両方の対物レンズが相互に同期的に調節可能であれば、種々の追加的の効果、例えば両方のズーム対物レンズを互いに別々に操作しなければならないような、かなり大きな照明された投影面での任意の箇所の選び出しが可能になる。更に上記の同期調節により、対物レンズからの投影面の任意の距離に於いて、両方の対物レンズの両方の中心ビームの交点乃至その間の角度を調整することができ、従ってその交点乃至角度が投影面の平面の上にきて、これが側部の映像の合致を助ける。
【００１９】
一つの自動焦点合わせ装置及び／又は一つの自動虹彩絞り装置により、操作者の撮影時のカメラの制御が容易になる。第3のビーム路程  ―  欧州特許 0 362 737-B1号公報に開示  ―  を種々の応用に対して追加して、例えば投影面の範囲での特定の状態の測定用、及び／又は対物レンズ及び/又は光源の、例えば焦点合わせ、間隔測定、明暗モニタリングなどの制御用の一つの制御ユニットと連絡して設けることができる。
【００２０】
そのサポートアーム24に設けた第2の鏡22は、欧州特許 0 362 737-B1号公報に開示したようにこのサポートアーム24のボールジョイント24Aを中心に旋回するだけでなく、例えば図1及び図2に示すように、このサポートアームの所で上下に調節できる。図2のｂにそのビーム路程を示す。Ｉで示した第2の鏡22の第1の位置に於いて、第1の範囲bがカメラ14に対して捕捉可能か、乃至投影機16により照明可能である。この鏡22をそのサポートアームに沿って移動し、更に  ―  図示のように  ―  ビーム路程を短縮すれば、小さくなった範囲aが捕捉乃至照明可能になる。鏡を移動しても最初の範囲bの所望の部分範囲aに正しく位置するようにするには、鏡22をジョイント24Aを中心に旋回する必要がある。鏡の移動だけによるズーム比はb／aとなる。カメラの対物レンズの焦点は、短縮されたビーム路程とそれと共に短縮された走査間隔に相当して補正しなければならない。好ましい同期化されたピクチャと光の領域との大きさに相当して投影機の対物レンズを新たに調整する必要がある。
【００２１】
例えば一つの1/2”のカメラで20-170 mmのレンズシステムに対しては、1.50 mの距離に於いて49.23 mmから最大418.46 mmまでの映像が可能で、これは8.5のズーム比に相当する。屈折したビーム路程の場合に  ―  図2のｂから明らかなように  ―  鏡を例えば20 cmだけ下げれば、走査路程は40 cmだけ短縮し、一つの画像の無段階の走査は36.10 mmから最大418.46 mmまで可能である。これはズーム比の11.6への向上を意味し、その際解像力や色褪せの制限がなくまた変形することもない。撮影部品、例えば解像力の益々向上するCCD(電荷結合素子)などの開発が続けられているので、この『ミラーズーム技術』にとって大きな利点である。
【００２２】
勿論、サポートアーム24を傾ければ、鏡22を操作しなくとも同じ効果が得られることは明らかである。その際鏡22乃至鏡21の旋回乃至両方の鏡の旋回の組合せにより所望の方向に向けることができる。サポートアーム24を傾けることにより場合によっては生ずることのある反射を避けることができる。
【００２３】
図3は、一つの制御ユニット30、例えばマイクロコントローラにより制御し得る、個々の機能ユニットの組織的構成の可能な一覧表のブロック図である。制御ユニット30を介して一つの特定のズーム比を入力して把握すれば、サポートアーム24の所で第2の鏡を移動する一つの電動機31及び／又はサポートアームを傾ける電動機31A及び/又は第2の鏡22をボールジョイント24Aを中心に旋回するもう一つの電動機32及び/又は第1の鏡21を旋回する一つの電動機32A並びにカメラのレンズシステム34の焦点合わせ電動機33を操作することができ、その際位置発信器、例えば鏡22、21の旋回用の角度発信器35、35A、鏡の移動用の一つのアーム長さ位置発信器36乃至サポートアーム24の傾斜位置用の一つのサポートアーム角度発信器36A及び焦点位置用の一つの焦点位置発信器37を設けることができる。これらの位置発信器は、電位差計、増分発信器又は類似の信号発信器であってもよい。
【００２４】
カメラのレンズシステム34のズーム電動機38も又制御ユニットにより誘導制御され、その際ズーム位置発信器39が相当する信号を制御ユニットに送る。上述のように、ミラーズーム  ―  即ち鏡の調節による走査間隔の変更のためのビーム路程の延長乃至短縮  ―  とカメラズームとは互いに無関係に又は組み合わせて、場合によっては互いに同期的に操作される。従って、カメラズームを完全に限度まで使用した後で初めてミラーズームを取り入れることも可能である。鏡の回転の新たな調整を所望の応用のために必要があれば実施してもよいが、これは必ずしも行わなくともよい。既に述べたように投影機も対物レンズ調整用の位置発信器を備えることができるので、これも相当する方法で制御される。
【００２５】
種々の状態や角度の位置を確認するために発信器を設けたので、その各々の位置から  ―  それが機械的に手で認め得るか、或いは電子的に計算して制御ユニットを介して決定されるかを問わず  ―  それぞれの部品の求められる角度、相対的乃至傾斜又は旋回の状態を所望のピクチャの一部に対応して求めることができる。
【００２６】
図4は必要な作業工程の順序に簡単な流れ図である。所望のズーム比を基にして、最初の工程41では選定したビーム路程を計算し、第2の工程42ではこのビーム路程、相当する発信器により送られる鏡の距離（サポートアームの長さ乃至サポートアームの角度位置）及び相当する発信器により送られる傾斜角度から新しいサポートアームの長さ乃至サポートアームの傾斜角度を計算する。もし(第3の工程)アームの長さの位置発信器36により測定された実際のサポートアームの長さが新たに計算した所望のサポートアームの長さよりも短い場合にはサポートアームを押し出し、もし反対に長い場合にはアームを引っ込める。角度発信器35、焦点位置発信器37及び利用可能の現在及び以前のアームの長さを介して利用可能な値により、新しい焦点位置の計算（工程44）と鏡22及び/又は21に必要な旋回の計算（工程45）とが可能になる。このようにして計算した値を基にして、相当する電動機の操作により焦点と鏡とを新たに位置決めする（工程46）。分岐点47に於いて新しいアームの長さが計算したアームの長さに相当すれば、本工程を終了する（工程48）。相当しない場合には工程43とこの後の工程に戻る。この流れ図は意味に即した形で投射機にも適用できる。
【００２７】
この工程を少なくとも部分的に純機械的に作業者により実施することができ、同様に制御ユニットに規定された経過のみに従った手動-機械操作の組合せも可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一つの装置の斜視図である。
【図2】ａは図1の装置の側面図である。ｂはａの第２の鏡を調節した時のビームの路程を示す図である。
【図3】本発明の一つのズーム装置の操作方法を説明するブロック図である。
【図4】ソフトウェアにより制御される工程を説明する流れ図である。
【符号の説明】
1    第1の対物レンズ (カメラ）
3    第2の対物レンズ（投影機）
10   投射面
12   ケース
14   カメラ
16   光源、投影機
21   第1の鏡
22   第2の鏡
24   サポートアーム
24A  ボールジョイント
30   光学軸；操作ユニット
31   光学軸；電動機、第2の鏡移動用
31A  電動機、サポートアーム傾斜用
32   電動機、第2の鏡旋回用
32A  電動機、第1の鏡旋回用
34   カメラのレンズシステム
35   角度発信器、第2の鏡用
35A  角度発信器、第1の鏡用
36   アーム長さ位置発信器
36A  アーム角度発信器
37   電線； 焦点位置発信器
38   モニタ； カメラのズーム電動機
39   ズーム位置発信器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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