專利名稱：利用平面鏡偏轉的能動目視裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及監視用攝像裝置，動體跟蹤目視裝置，可移動的機器人目視裝置，立體攝像裝置或利用圖像檢查制品的裝置等攝像操作中對攝像視場定位攝像的技術，特別是涉及把攝像裝置或目標物作為不動體、利用光束偏轉裝置使射向攝像裝置的入射光束偏轉投向目標物的視角，并達到必要的攝像放大倍數，對任意的攝像視野進行光學定位的攝像技術。
為對攝像視野進行定位攝像，在已有技術中有兩個不同的方法，第一種方法是通過機構的定位裝置使目標物機械移動定位的方法，第二種方法是通過相同機構的定位裝置使攝像裝置機械移動的定位方法。
例如，在檢測印刷配線板時，通過將攝像裝置即攝像機本身定位在X-Y臺上或者把目標物即印刷配線板夾緊在X-Y臺上并使之移動，也可按目標物沿X軸移動，使攝像機沿著Y軸移動的形式進行定位，除了上述的例子之外，例如在使用監視攝像機時，通過把攝像機安裝在具有轉動(方位角＝τ)和傾斜(傾斜角＝δ)功能的電動轉臺上使攝像機有能動的能力，這點在監視攝像機時是非常必要的。
上述已有技術有如下的缺點a)在使用質量比較大的TV攝像機的情況下進行定位時，需是大量的動能，而即使質量相對小的物體定位時為了及時地的高速定位，也需要增大轉送體的動能，還需要要大的驅動能量(電功率)。
b)機構式定位方式在速度上存在一個極限，不適合高速圖象輸入和高速自動跟蹤的目的。
c)質量大的可動體有危險，往往必需考慮將其與人體隔開或屏蔽等安全性的措施。
d)由于體積比較大，并且是動態體，其外形極易被發現，往往與使用的環境不相適應。
鑒于上述已有技術中攝像機場定位的缺點，本發明的技術解決下述的技術課題1)不必要使質量大的TV攝像機移動、并且不采用目標物移動的定位方式，解決了定位攝像技術的課題。
2)解決了高速定位時的定位攝像技術課題。
3)解決了對人體非常安全可靠的定位攝像技術課題。
4)解決了在小體積下不易明顯觀察到外觀的定位攝像技術的課題。
另外，鑒于在已有技術的立體攝像技術三維圖象測量技術或移動攝像裝置技術中常見到的不滿意的視場變更能力，本發明的目的在于提供一種備有立體目視裝置或立體形狀測量裝置和視功能的可動型機器人中，由于這能容易地以高再現精度來變更視場所以能在各個不同方位上快速確定位被攝體的視場，由此提供了能夠攝制目標物的技術。
本發明的權利要求1涉及的能動目視裝置包括為了確定對被攝體進行攝像的視角而從由對象到達的光束中選擇受光角度的視角確定單元，對攝像對象進行攝像的攝像單元，把被攝體的象成象在該攝像單元上的成象單元，該能動目視裝置是根據對攝像機視場的光學定位拍攝被攝體象的裝置，上述視角確定單元裝有反光束偏轉反射的平面鏡裝置。
該能動目視裝置在對攝像視場進行定位攝像時要對攝像視場進行光學定位。在此，光學定位是指由視角確定單元使攝像的視角朝向攝像的視場方向和在對沿視角方向捕捉到的被攝體區域的象進行攝像的攝像放大倍數進行確定的攝像單元中成象的兩個作用構成的作用，使這樣的光學定位的對象成象在攝像單元的攝像面上，并用攝像單元拍攝該象。而上述視角確定單元包括光束偏轉平面鏡光學裝置，使使平面鏡偏轉在來自視場的光束朝向成象單元反射的角度上。而且上述成角單元是透鏡光學裝置，確定了攝像的放大倍數。
權利要求2涉及的立體能動目視裝置包括為了確定對一對象進行攝像的視角而在接收從目標物到達的光束角度上選定接收光的視角確定單元，對攝像對象進行拍攝的單元，該目視裝置是利用光學定位確定攝像視場對對像進行攝像的能動目視裝置。
該能動目視裝置由于上述攝像單元是立體攝像單元而對在不同視角的對象進行立體攝像的立體能動目視裝置。
權利要求3涉及的能動目視裝置包括為了確定對目標物進行攝像的視角在通過平面鏡偏轉把接收角來自對象的光束的角度內選定受光角的視角確定單元和對目標物進行攝像的攝像單元，該能動目視裝置是通過上述構成用光學的方式確定攝像視場，對對象進行攝像的能動目視裝置，由于該能動目視裝置準備有自動的移動單元，所以是使其本身自動地移動在不同的視角的對象分別進行攝像的能不動能動目視裝置，權利要求4涉及的能動目視裝置具有為了確定對目標物進行攝像的視角利用由多面體偏轉使光束偏轉的偏轉單元，把接收光角選定在接收對象光束的光角度上的視角確定單元，對目標物進行攝像的攝像單元，在攝像內目標物成象并且確定攝像的放大倍數；該能動目視裝置由于用光學方式定位攝像視場，對目標物象進行攝像的裝置，由于目標物象光束在上述多面體內部多次反射而由第一反射面產生的目標物的鏡象被第二反射面以后的反射面正規化從多面體射出，然后傳輸給上述成象單元。
權利要求5涉及的目標物的像的正像化正交鏡把兩平面鏡按光學的精度對向地平面正交而構成的，入射光束經兩重反射射出具有與入射光束方向矢量正確相關的逆方向矢量的出射光束，所以使入射目標物的象正交化射出的正交鏡。
圖1是表示本發明涉及的包括能動目視裝置的光偏轉平面鏡裝置的光學裝置和形成確定放大倍數的成象透鏡光學裝置側的圖。
圖2表示本發明涉及的能動目視裝置的光束偏轉裝置的平面鏡的光學裝置例的圖。
圖3表示本發明涉及的光偏轉裝置的反射光學功能的圖。
圖4是表示本發明實施監視裝置的整體結構的圖。
圖5是表示第一實施例監視裝置的指示電動機的步驟的方框圖。
圖6是表示同第一實施例監視裝置的觀測電動機步驟的方框圖。
圖7是表示本發明的第二實施例的立體監測裝置的整體構圖。
圖8是說明通過與本發明的光束偏轉裝置光束反射進行對目標物象進行實時攝像的光學原理圖。
圖9是表示本發明第三實施例的可能目視機器人整體構成圖。
圖10是表示含有本發明的第四實施例裝置的多面體即正交正交平面鏡的光束偏轉裝置和形成確定放大倍數的成象透鏡光學裝置O-例的圖。
圖11是表示同第四實施例的監視裝置的整體結構圖。
下面通過實施例詳細說明本發明。圖1是把構成本發明的攝像機場定位攝像裝置作為用于圖象監測用的監視裝置具體化的第一實施例的光學系統布置圖，圖3是光學系統布置中的偏轉平面鏡裝置的說明圖，圖4示出了第1實施例的整體結構。而圖2與圖1雖然同是第一實施例的另一光學布置圖，但在使一個平面鏡21與通過傾斜角接收光Mσ電動機22和方位角接收光用的Mz電動機從全方位的入射光相對應的這點上構造不同。可是通過另一個固定平面鏡或者如果使左右顛倒的目標物反射象通過電氣正位，則在功能上與利用兩個光學偏轉平面鏡的圖1的光學布置相同，下面主要是對圖1的光學布置進行說明。
本實施方式是對包含距離不同的監視范圍的目標物進行定位攝像并顯示圖象以便供給圖象觀測的實施方式，例如，作為簡單的例子，就在某工廠中，圖4的操作者1在離操作臺2b近距離側的時間與在遠離作業臺2a進行作業的時間，通過攝像測量滯留時間進行作業分析時，把監視位置定位在操作臺和作業臺上時，必須以適合的攝像放大倍數對監視范圍進行成象攝像。圖1中的P是作為光學試樣的目標物。Mo和Mφ是平面鏡，這兩個平面鏡通過步進電動機(圖中未示出)驅動而構成能以轉動軸為中心在機構上互相獨立的偏轉的結構，但是如下面所述那樣，實際受光角的選定動作通過有聯系的偏轉控制實現的。在本實施方式中，圖1的光偏轉鏡Mθ繞著攝像和本實施方式存在的空間的、在三維正交軸的Z軸方向的軸Aθ的周圍轉動，而光偏轉平面鏡Mφ繞X軸方向的軸Aφ的周圍轉動，借此，通過兩者組合便可以對目標物中存在的景物進行二維掃描。當選擇每個平面鏡的偏轉角時，通過選定接收來自目標物的入射光束的角度，可選擇地定位景象中的位置使該位置的象經過二重反射，然后傳送給后方的成象光學系統。由該偏轉平面鏡選定的受光角的選定與被后面的成象光學系統成的象組合便可以確定出攝像視場的位置。即通過改變平面鏡Mθ的角度確定X方向的位置，或通過改變平面鏡Mφ的角度確定Y方向的位置(在圖1中，即使平面鏡Mθ與平面鏡Mφ的配置顛倒，在原理上完全沒有影響)。
下面說明成象光學系統。假定除去所有的平面鏡，則關于用透鏡L表示的成象光學系統，試樣P變為圖1的P′。透鏡L具有可變放大倍數的光學系統的功能，使目標物象以確定的尺寸成象在攝像元件1的受光表面上。在第一實施方式的裝置中是把透鏡L作為變焦距透鏡，如果通過來自圖4的攝像控制單元8的控制信號指定變焦距放大倍數，則可以獲得確定尺寸的象。在圖1中，L′是L的變焦距，但是，透鏡L不是變焦透鏡，通過透鏡變換也可以達到目的。用于第一實施方式的定位攝像的光學布置如上所述，如果利用成象光學系統設定攝像的視場尺寸；把平面鏡偏轉角設定在攝像視場的方向上，則可以把攝像尺寸的視場定位在對象P中已攝像過的區域并對該視場攝像。例如，如果目標物是上述的工場內景象，則通過預先指定圖4的存儲器11進行存儲攝像位置和攝像區，通過輸入單元12輸入該觀測指示數據，這樣作為變焦距透鏡L平面鏡Mθ、Mφ按照指示動作，達到確的定位攝像的目的。
在圖4中，1是作業者，2a是作業臺，2b是操作臺，本實施方式的監視裝置包括攝像裝置3a，成象裝置3b，光偏轉反射裝置4，控制和計算單元5，光束偏轉控制單元6，控制光偏轉反射裝置4的受光角度選擇的平面鏡偏轉控制單元6，控制成象光學系統3b成象條件的成象光學系統控制單元7，控制攝像裝置3a的攝像條件的攝像控制單元8，控制本實施例的整個系統動作的系統控制單元9，自動聚焦單元10，存儲器11，輸入單元12，輸出單元13，顯示單元14，總線15。
下面就圖5的流程圖說明第一實施方式的動作指令。操作者首先通過圖4的輸入單元12把裝置設到指令模式[步驟ST(以下略稱ST)51]，接著把攝像裝置3a設定在定位位置(ST52)輸入目標物景物ID(ST53)，再根據輸入單元12通過平面鏡偏轉控制單元操作光偏轉平面鏡4a、4b，在第一景象范圍內定位(ST54)，通過攝像控制單元8操作攝像裝置3a對第一景象范圍攝像顯示圖象(ST55)，操作者邊看著圖象邊通過成象光學系統控制單元7操作成象光學系統3b，邊利用自動聚焦功能確定該景象的攝像放大倍數(ST56)，將確定的攝像條件數據(位置數據和放大倍數)存儲在存儲器11中(ST57)。對每個景象范圍邊設定放大倍數順序對整個觀測范圍攝像，在顯示單元14上顯示圖象(ST58)，當操作者輸入該對象觀測景象范圍的圖象顯示情況，攝像范圍指定信號時，就將該攝像條件數據存儲在存儲器11中(ST59)。這樣，當全景象范圍的攝像數據存儲完畢時，ST60變為＂是＂，切斷外存儲器(ST61)，結束指令。按照上述操作程序完成的指令數據含應觀察該對象的整個景象范圍的攝像條件數據，都存在圖4的存儲器11中。
下面就第一實施方式裝置的觀測程序，結合圖6的流程圖進行說明。操作者首先把裝置設定在觀測模式(ST71)。然后，當把目標物景象ID從圖4的輸入單元12輸入時(ST72)，根據被上述指令模式指令的位置數據使系統控制單元9定位在第一觀測范圍內，平面鏡偏轉控制單元6使平面鏡偏轉在驅動光偏轉平面鏡4a、4b的步進電動機(圖中未示出)驅動，指示的受光角度上使反射鏡偏轉，進行光學定位(ST73)。由此，接收指示的放大倍數數據成象光學控制單元7發出指令控制成象光學系統3b的變焦距透鏡，使其調整到所需要的放大倍數(ST74)。通過該同步操作使自動聚焦功能起動(ST75)。如上所述，攝像裝置3a根據來自攝像控制單元8的指令使成象的景象范圍的象攝像在攝像裝置3a的接收光面上，并在顯示單元14上顯示該圖象(ST76)。操作者通過目視觀測已顯示的圖象，進行必要的操作(T77)。如果根據指示數據，ST78變為＂NO＂則程序進入循環(路徑A)，轉移到下一個景象范圍重復同樣的定位，圖象顯示和景象觀察的步驟，如果指定的全景象范圍的圖象顯示和作業完成，則ST78變為＂是)(路徑B)，接斷外部存儲器(ST79)結束與觀察有關的全部作業。
下面，說明本發明的第二實施方式。圖7示出了把與本發明有關的立體目測能動視覺裝置具體的第二實施方式的監視裝置的整個結構。本實施方式是用光學方法定位在包含在視角或距離不同的多個監視范圍的目標物上后并對該目標物進行立體攝像供給體圖象觀測的實施方式，是為了改變該視角而改變圖2所示的平面鏡的角度，通過偏轉平面鏡反射光束的方向向量使射入攝像裝置的視場象由主體攝像裝置進行攝像的監視裝置。
現在，通過圖2的Mτ電動機23使該平面鏡21偏轉便可實現視角方位角偏轉，而通過圖2的Mσ電動機22使平面鏡21傾斜便可實現視角傾斜角偏轉。通過使該方位角和傾斜角偏轉動作組合，攝像裝置可以全面地掃描目標物存在的范圍內的景物。當選擇方位角τ的傾斜角σ的偏轉角時，由于接收來自目標物的入射光的角度被選定，所以把景象中的特定位置作為觀測對象進行光學選擇定位，可以使該視場象傳遞到后面的成象光學系統。
第二實施方式的監視裝置通過使后方的立體成象光學系統3b和3b把位于由該平面鏡選定的接收光方向的目標物的像成像在攝像元件的攝像面上而實現攝像對象范圍的確定和定位。
下面結合圖8說明該立體成象光學系統的作用，圖8的A照相機82和B照相82′以確定的間隔固定，在沒有平面鏡81存在時，各個成象光學系統82a和82a′使假想的目標物O′(83′)象分別成象在攝像元件82b和82b′上。由于該光學配置A照相機82和B照相機82′之間距離產生視差而構成形成立體攝像的已有普通立體攝像法。
本發明如圖8所示那樣，將僅使相對兩照相機的角度傾斜的平面鏡81插入在假想對象O′83′與照相機82，82′之間。因此，在圖8所示的平面鏡角度的例中，入射在兩照相機82，82′的象為實目標物O(83)的象，這樣，A照相機82和B照相機82′對實目標物O(83)進行立體攝像。如果通過過電動機等(圖中未示出)使原樣保持該光學原理結構的平面鏡81在其中心81的周圍旋轉，則兩照相機82、82′可以在目標物的象入射在兩照相機82、82′中的在有效角度范圍內對位于各個不同方向的目標物，位于兩位置的象進行立體監視攝像。另外，即使圖8的實對象O(83)沿所示的上下方向的虛線箭頭移動的時，通過移動平面鏡可以快速并容易跟蹤目標物的象，對其進行立體監視攝像。
圖8是平面圖，而看上去好象是兩臺照相機82和82′水平設置。關于該光學條件，平面鏡81是相對水平面保持垂直的，平面鏡繞平面鏡的中心81′周圍移動是為了使方位角偏轉。不過如果平面鏡81具有象如圖2所示的方位角偏轉和傾斜角偏轉兩種功能，到可以對寬范圍的對象視場進行上下左右的立體監視攝像。
立體監視成象光學系統3b和3b′是把透鏡作為變焦距透鏡的系統，如果利用來自圖7的立體監視成象光學系統控制單元立體監視成象光學控制信號指定各個透鏡的變焦放大倍數，則通過立體監視可以獲得確定尺寸的視差象。用于第一實施方式監視裝置的立體攝像的光學配置如上所述。通過立體監視成象光學系統3b和3b′設定期望的視場放大倍數，如果把平面鏡偏轉角設定在需要立體監視攝像的視場方向上，則可以把所期望尺寸的視場定位在目標物中的需要立體監視攝像的視場內，并且對該視場進行立體監視攝像。
在圖7中，1是作業者，2a是作業臺，2b是操作臺。監視裝置裝配有以一定間隔設置的立體監視攝像元件3a和3a′，以一定間隔設置的立體監視成象光學系統3b，3b′，平面鏡4，控制和計算單元5，控制平面鏡4的接收光角選擇的平面鏡偏轉控制單元6，控制立體監視成象光學系統3b，3b′的成象條件的立體監視成象光學系統控制單元7，控制立體監視攝像元件3a和3a′的攝像元件的立體監視攝像控制單元8，控制本實施例的整個系統動作的系統控制單元9，CPU10，存儲器11輸入單元12，輸出單元13，顯示單元14和總線15。
例如，作為簡單的例子，在某工廠中，就圖7的作業者1靠近操作臺的2b的時間和在遠距離作業2a進行作業的時間，利用監視攝像進行滯留時間，測量并需要進行作業分析時，在把監視位置定位在操作臺和作業臺上時，必需用不同的適合的攝像放大倍數對監視范圍的象進行立體監視成象和立體監視攝像。
通過預先發出指令按立體監視攝像位置和立體監視攝像區存儲在圖7的存儲器11中，如果通過輸入單元12把輸入該立體監視攝像指示數據輸入，則平面鏡控制單元6使圖2的兩種類型的電動機動作并使平面鏡4偏轉，在目標物視場2a或2b上指示選定視角。另外，立體監視成象光學控制單元7控制立體監視成象光學系統3b，3b′指示各變焦距透鏡動作，以便實現確定的光學定位的立體監視攝像。成象光學系統3b和攝像元件3a及成象光學系統3b′和攝像元件3a′分別為光路系統一體化。為了利用視差形成立體象，而使兩光路保持并固定一定的距離上，例如如果把這個距離設定為等于一般人瞳孔距離的60mm左右的間隔，則對人來說可以獲得具有高逼真度的立體感的立體圖象。立體監視攝像元件3a和3b通過各自的攝像獲得的信號為了顯示立體圖象而同步輸出。
接著就塔截作為本發明的第三實施方式的搭截光學視場定位目視裝置，具有巡視警備等應用功能，可移動型機器人進行說明。在圖9中示出了第三實施方式的裝置的整體構成。在圖中，1和2表示可動型機器人的驅動機構系統，1是舵輪，2a，2b是左右的驅動輪。該機器人是根據存儲在存儲器12內的程序由自動控制單元10驅動控制驅動機構1，2在工廠內自動行走對各個被檢查點順序進行攝像巡回監視的機器人。
在圖9中，本實施方式的裝置裝備有攝像元件3a，成象光學系統3b，平面鏡4，控制和計算單元5，控制平均鏡4的受光角選擇的平面鏡偏轉控制單元6，控制成象光學系統3b的成象條件的成象光學系統控制單元7，控制攝像元件3a攝像條件的攝像控制單元8，控制實施例的整個系統動作的系統控制單元9，控制機器人的自動行走系統的單元10，CPU11，存儲器12，輸入單元13，輸出單元14，通訊單元15，顯示單元16和總線17。
被檢查位置是工場內的多個位置，從程序控制的機器人自動行走的路線上可以看到，這些位置上下左右地分布。因此，當本實施方式的機器人到達存儲的位置時，平面鏡偏轉單元6就控制平面鏡4使來自存儲的檢查點位置的光束偏轉到接收光的角度，成象光學控制單元7控制成角光學系統3b，以已存儲的攝像放大倍數把檢查位置的象成象在攝像元件3a上，這時，攝像元件3a對該被檢查點攝像并通過通訊單元把圖象饋給監視中心。
這樣的巡回監視的機器人是通過使作為攝像裝置的照相機本身轉動達到上述目的的，照相機的轉動動作由于照相機的重量影響而動作緩慢，并且不可能高精度地選定攝像角度。此外，不僅簡單的轉動動作，而且如果還需要進行照相機的傾斜動作時，由于其驅動機構系統的體積得變得相當龐大，所以只能變成脫離實用性的方式。而與其相反的本發明的實施方式是通過使平面鏡轉動或傾斜的，由于選定必要的受光角，而可以高精度進行輕快并且高速的動作。
下面說明作為本發明的第四實施方式的光束偏轉裝置中的用一個單一的多面體代替第一實施例中的兩個平面鏡的監視裝置。
圖10是用于說明第四實施方式光學布置一例原理的模式圖。來目標物41的光束42入射到作為光束偏轉裝置的正交平面鏡43上，正交平面鏡43是把兩個平面鏡43a，43b使它們的反射面正交對置的固定的多面體，例如射到左平面鏡43b上的光束42被反射后射到右平面鏡43a上，經成象光學系統的透鏡44后，入射到攝像裝置的攝像面45上。反之射到右平面鏡43a上的光束42被反射后射到左平面鏡43b上，經成象光學透鏡44后入射到攝像裝置的攝像面45上。這樣，由于單側平面反射目標物的象成為鏡象，再經另一側平面鏡反射，借此可使象的左右再顛倒過來。因此正交平面鏡43是入射目標物為正象變為射出也為正象的多面體。
該正交平面鏡的入射象正象性能是通過提高兩枚表面鏡表面加工的光學精度，精確地直角結合成正交表面鏡才可以實現上述性能。另外，當然對利用蒸鍍金屬等方式精加工的該表面，必需通過各種涂敷法保護以便防止受到空氣中的氧氣氧化、擦傷和污染等。
現在，當使該正交平面鏡43以兩平面鏡的正交線為中心軸通過例如圖10的Mτ電動機46與攝像面一起左右偏轉時，實現對目標物的方位角偏轉，并且，使該正交的平面以兩平面鏡的正交線的中點作為中心通過例如圖10Mσ電動機47傾斜時，實現對目標物的傾斜角的偏轉。通過使方位角和傾斜角的偏轉動作組合，攝像裝置便可以對存在的的景象進行兩維掃描。當選擇方位角和傾斜角的偏轉角度時，接收來自目標物的入射光束的角度就被選定，可以把景象中的特定位置有選擇的區位并把該位置的像傳送給后面的成象光學系統。
利用該正交的平面鏡的受光角的選定與通過利用后面的成象光學系統的成象組合實現攝像對象范圍的選定。即通過使Mτ電動機46改變正交平面鏡43的方位角進行目標物的例如X方向的定位(使正交平面鏡的方位角對應對象平面的X軸的情況)Mσ電動機47通過改變正交平面鏡43的傾斜角進行目標物的例如Y方向的定位(使正交平面鏡的傾斜角與對目標物平面的Y軸相對應的情況)。
下面就成象光學系統進行說明。圖10的透鏡具有作為變放大倍數光學系統的功能，使對象的象以確定尺寸成象在攝像面上。在第四實施方式中由于是把透鏡作為變焦距透鏡，所以如果通過對來自圖11的成象光學控單元7的成象光學系統控制信號指定變焦距放大倍數，便可以獲得確定尺寸的象。用于定位第四實施方式的攝像視場的攝像的光學布置如上所述，通過成象光學系統設定待攝像的視場尺寸，如果把平面鏡偏轉角設定在待攝像的視場方向，則待攝像的尺寸的視場定位在對象中的待攝像的視場內，便可以對該視場進行攝像。
例如，如目標物的例子是工廠內的景象，則通過指令把攝像位置和攝像區事先存儲在圖11的存儲器11中，如果通過輸入單元12輸入該觀測指令數據，則與變焦距透鏡正交的平面鏡按指令動作，達到確定的定位攝像的目的。在圖11中，1是作業者，2a是作業臺，2b是操作臺，本實施方式的監視裝置裝配有攝像裝置3a，成象光學系統3b，光束偏轉裝置4，控制和運算單元5，控制光束偏轉裝置4的接收光角度選擇的多面體偏轉控制單元6，控制成象光學系統3b的成象條件的成象光學系統控制單元7，控制攝像裝置3a的攝像條件的攝像控制單元8，控制本實施例的整個系統動作的系統控制單元9，自動聚焦單元10，存儲器11，輸入單元12，輸出單元13，顯示單元14和總線15。
按照本發明，在選擇目標物進行攝像時，由于實現了光學定位技術，沒有必要象已有技術那樣把目標物或攝像裝置定位在機構上，不僅定位速度高，還能夠提供有利的安全的技術。另外，由于通過使平面鏡偏轉把攝像視角定在目標物上，并實現立體監視攝像操作，從而可以高速高精度地對各種各樣的搜索目標物進行立體監視攝像。還可以通過使平面鏡偏轉實現在可動型機器人中活用確定對攝像對象定位攝像的光學定位技術。借此，使自動行走巡回監視機器人可以輕快和高精度地進行標的攝像和立體攝像。此外由于利用單一的光偏轉裝置可實現目標物的正象化的圖象技術，所以可以解決尺寸和成本的問題。
下面就各個權利要求具體說明本發明的效果。按照權利要求1的本發明，通過視角確定單元使攝像視角指向目標物的方向上，成象單元以必要的放大倍數對目標物的象進行成象，攝像單元進行攝像實現光學攝像的視場定位移動目視技術，該視角確定單元是包含使來自目標物的光束偏轉反射的平面鏡裝置的光裝置，攝像單元是使成象單元對成象的目標物的象進行攝像，并且實現本發明基本技術。
權利要求2涉及的有關的本發明，具有下述功能的攝像裝置該裝置平面鏡偏轉使入射光束偏轉到接收來自目標物的光束的角度上確定攝像視角，并對在視角中獲得的目標物的象進行立體監視攝像，利用該攝像裝置，可以實現分別對位于各個方向的目標物進行高速和高精度的定位置進行立體監視攝像的立體監視能動的目視裝置。
按照權利要求3的本發明，具有下述功能的攝像裝置該裝置通過平面鏡偏轉使入射光束偏轉到接收從目標物射束的光束的角度上確定攝像角度，對該視角上的目標物的象進行攝像的攝像裝置具有使其本身能移動的單元，從而可以提供一種能改變其本身位置并對目標對象進行高速和高精度定位攝像的可移動的能動目視裝置。
按照權利要求4的本發明，視角確定單元使視角朝向對象的方向，成象單元以必要的放大倍數對目標物的象進行成象然后由攝像裝置攝像，借此，可以實現定位光學攝像視場的攝像技術。該視角確定單元裝備有包含從目標物來的光束多重反射偏轉的多面體的光束偏轉單元，而成象單元是按必要的放大倍數對對象的像進行控制成象的透鏡光學裝置，攝像裝置是對該成象對象的像進行攝像的裝置，從而可以實現本發明的技術方案。
按照權利要求5的本發明，通過使兩平面鏡光學精確地對置的平面正交而構成正交鏡，入射光經兩次反射，使具有與入射光束方向向量正確的逆方向向量的射出光束射出，從而實現使入射的對象正象化射出的正交鏡。
符號說明p試樣目標物Mφ平面鏡Mθ平面鏡L成象光學系透鏡I攝像元件
權利要求
1.一種對攝象視場進行光學定位，并對目標物的象進行攝象的能動目視裝置，其特征是包括為了確定對目標物進行攝像的視角而把受光角選定在接收來自目標物的光束的角度上的視角確定單元，對目標物的像進行攝像的攝像單元，把目標物的象成象在該攝像裝置上的成象單元，上述的視角確定單元在來自攝像視場的光束朝成象單元反射的角度上通過裝備偏轉平面鏡裝置對位于各個方向的目標物進行角定位和攝像。
2.一種以攝像視場進行光學定位并對目標物的像攝像的能動目視裝置，其特征是包括為了確定對目標物進行攝像的視角而把接收光的角度選定在接收來自目標物的光束角度上的視角確定單元和對目標物的像進行攝像的攝像單元，把目標物的像成像在該攝像單元上的成象單元，上述視角定位單元裝備有由于平面鏡偏轉的入射光束偏轉單元，上述攝像單元通過作為立體監視攝像單元對位于各個方向的目標物定位視角和立體監視攝像。
3.一種對攝像視場進行光學定位并對對象的象攝像的能動目視裝置，其特征是包括為了確定對目標物進行攝像的視角而把接收光的角度選定在接收來自目標物的光束角度上的視角確定單元和對目標物的像進行攝像的攝像單元，上述視角確定單元裝備有利用平面鏡偏轉的入射光束偏轉單元，并把視角定位在位于各個方向的目標物上并對目標物進行攝像。
4.一種對攝像視場進行光學定位并對目標物的像攝像的能動目視裝置，其特征是包括有為了確定對對象進行攝像的視角而把接收光角選定在接收來自目標物的光束角度上的視角確定單元和對對象的像進行攝像的攝像單元，和把對象的像或在該攝像單元上并確定攝像放大倍數的成象單元，上的視角確定單元裝有利用偏向多面體位置偏轉入射光束的偏轉單元，該多面體是通過保持多路反射光路使目標物的象光束正像化射出的多面體。
5.一種目標物像正位化正交鏡，其特征在于具有使二平面鏡光學精確地對置平面正交結構使入射光束經二重反射，射出具有與入射光束方向矢量逆方向矢量的射出光束。
全文摘要
本發明提供了一種不移動目標物和攝像裝置就可以高速定位攝像目標物范圍的攝像對象范圍定位的攝像裝置。該裝置裝備有接收來自目標物的光束并能偏轉的平面鏡(Mф)，具有轉動軸與該平面鏡(Mф)在投影上互相垂直的轉動軸并且使來自平面鏡(Mф)的光束偏轉的平面鏡(Mθ)，接收來自平面鏡(Mф)的光束，確定攝像放大倍數并且使對象的像(P′)成像在攝像元件上的光學透鏡(L)。
文檔編號G01B11/00GK1149709SQ9610557
公開日1997年5月14日 申請日期1996年2月7日 優先權日1995年2月7日
發明者小林茂樹, 木地英雄, 林敦史 申請人:小林茂樹, 木地英雄, 林敦史
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