AT511312B1 - Verfahren zum fokussieren einer filmkamera - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fokussieren einer Filmkamera (1), bei dem mindestens eine Hilfskamera (6, 7) zur Herstellung einer Hilfsdarstellung eines aufzunehmenden Objekts vorgesehen ist, aus der die gewünschte Fokuseinstellung bestimmt wird und ein Fokussiersignal an die Filmkamera (1) abgegeben wird. Eine verbesserte Fokussierung kann dadurch erreicht werden, dass die Hilfskamera (6, 7) lösbar mit der Filmkamera (1) verbunden ist und das Fokussiersignal an einen an der Filmkamera (1) angebrachten Servomotor ausgibt.

Description

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fokussieren einer Filmkamera, bei dem mindestens zwei Hilfskameras zur Herstellung von Hilfsdarstellungen eines aufzunehmenden Objekts vorgesehen sind, woraus die gewünschte Fokuseinstellung bestimmt wird und ein Fokussiersignal an die Filmkamera abgegeben wird.

[0002] Für die verschiedenen Filmdrehbedingungen sind je nach Anwendung unterschiedliche Objektive im Einsatz. Üblicherweise werden während eines Filmdrehs Objektive an der Filmkamera laufend gewechselt. Objektive können drei Verstellachsen aufweisen: eine Fokus-, Blende- und Zoomverstellachse. Jede Verstellachse besitzt einen Skalenring, welcher vom Objektivhersteller mit eingravierten Werten versehen ist. Eine Markierung weißt auf den aktuell eingestellten Wert hin.

[0003] Zum Fokussieren eines Motivs, Einstellen der Blende oder des Zoom-Bereichs von Filmkameras ist es bekannt, Servomotore auf das Zahnritzel der Verstellachse am Objektiv anzuflanschen. Die Ansteuerung des einzelnen Servomotors erfolgt über eine Fokussiereinrichtung, welche oftmals als eigenes Gerät ausgeführt ist. Die Fokussiereinrichtung kann aber auch in den Servomotor integriert sein. Es ist auch der Fall, dass der Servomotor und/oder die Fokussiereinrichtung im Objektiv integriert sind, oder als gemeinsame Einheit am Objektiv befestigt sind.

[0004] Es ist dem Bedienpersonal möglich, mit Hilfe einer oder mehrerer Handsteuereinheiten Sollpositionen der Fokussiereinrichtung vorzugeben. Die Geräte sind dabei über Kabel- oder Funkverbindung verbunden. Letztendlich verarbeitet der Servomotor die Vorgabe und verstellt den Skalenring am Objektiv.

[0005] Handsteuereinheit, Fokussiereinrichtung und Servomotor bilden das Objektivsteuersystem einer Filmkamera.

[0006] Bei der Aufnahme von Filmen ist besonders die korrekte Fokussierung der Filmkamera eine kritische Aufgabe. Insbesondere bei künstlerisch wertvollen Filmen wird sehr oft mit geringer Schärfentiefe gearbeitet, um bestimmte Objekte oder Personen bzw. deren Teile entsprechend hervorzuheben. Es ist Stand der Technik, dass das Objektivsteuersystem speziell bei der Fokussierung durch weitere Hilfsgeräte unterstützt werden kann.

[0007] Eine Möglichkeit der Fokussierung besteht beispielsweise darin, das scharf zu stellende Objekt mit einem laserbasierten Entfernungsmesser oder einem Ultraschallmessgerät anzupeilen und daraus die Fokussierungsinformation für die Filmkamera zu gewinnen. Nachteilig daran ist, dass bei beweglichen Objekten eine dauernde Nachführung erforderlich ist und in vielen Fällen auch die räumliche Beziehung zwischen Filmkamera und Entfernungsmessgerät nicht eindeutig ist. Ein weiterer Nachteil ist, dass diese Messgeräte die Entfernung nur von einem bestimmten Punkt im Raum messen.

[0008] Zwischen diesen einzelnen Geräten müssen die Daten ausgetauscht werden. Bei schnell beweglichen Objekten besteht ein Nachlaufeffekt des Fokusmotors, da es durch den Datenaustausch und die separate Verarbeitung der Daten zu vielen Totzeiten kommt. Ein Folgen von sehr schnellen Objekten ist dadurch nicht möglich.

[0009] Aus der EP 1 084 437 B ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Fokussieren einer Filmkamera bekannt, bei dem Hilfskameras verwendet werden, die seitlich neben der eigentlichen Filmkamera vorgesehen sind. Diese Hilfskameras sind schwenkbar angeordnet, so dass die optischen Achsen auf das scharf zu stellende Objekt ausgerichtet werden können. Durch Triangulation wird die Entfernung dieses Objekts berechnet und das Signal für die Scharfstellung gewonnen. Nachteilig bei diesem System ist, dass die mechanische Bewegung der Hilfskameras störanfällig ist und schon geringfügige Toleranzen bei der Schwenkbewegung insbesondere im mittleren Entfernungsbereich große Ungenauigkeiten bei der Entfernungsbestimmung ergeben können. Bei bewegten Objekten ist eine dauernde manuelle Nachführung erforderlich. Bei einem Objektivwechsel ist das System neu zu kalibrieren.

[0010] Die obigen Probleme werden teilweise durch die Verwendung einer Kamera gelöst, wie sie in WO 2009/133095 A beschrieben ist. Dabei wird durch einen an einer Kamera angebrachten Hilfssensor eine Hilfsdarstellung generiert, die zur Gewinnung von Entfernungsinformationen herangezogen werden kann. Nachteilig daran ist allerdings, dass es nicht ohne weiteres möglich ist, vor einer Aufnahme eine Entfernungsbestimmung vorzunehmen, ohne die Kamera zu verwenden und dass die Entfernungsbestimmung immer vom jeweils verwendeten Objektiv abhängt, das an der Kamera aufgebaut ist. Auch das Kalibrieren der Entfernungsmessung ist bei der bekannten Lösung immer nur mit der Kamera im jeweils vorliegenden Zustand möglich.

[0011] Unabhängig davon, dass bei Filmkameras sehr oft das Objektiv gewechselt werden muss, besteht folgendes Problem: Reale Optiken für Filmkameras pumpen, d.h. der Bildausschnitt (die Brennweite) ändert sich beim Fokussieren, dadurch ist kein konstanter Zusammenhang der Bildausschnitte zwischen den beiden Kameras gegeben. Zum Berechnen eines Tiefenbildes sind aber die Abbildungsmaßstäbe und daher die Bildausschnitte aller beteiligen Kameras genau zu kennen. Bei Zoom-Optiken besteht das generelle Problem den aktuellen genauen Brennweitenbereich zu kennen. Die meisten Optiken für Filmkameras verfügen über keine eingebaute Elektronik, welche die Skalenstellung und den Brennweitenbereich ausgeben.

[0012] Ein weiteres Problem ist, dass reale Optiken für Filmkameras - vor allem Zoom-Optiken -die optische Achse beim Zoomen verändern, bzw. die optische Achse in Abhängigkeit davon verändern, wie die Optik an der Kamera montiert wird. Daher ist eine parallele Ausrichtung der optischen Achsen in der Realität nur durch einen sehr hohen Aufwand möglich, da die gesamte Kamera (Kamera inklusive Optik) beim Zoomen bewegt werden müsste. Diese beiden Abweichungen (Pumpen und Wandern der optischen Achse) müssten einem Algorithmus zur Tiefenberechnung vorgegeben werden und sind bei jeder Optik verschieden. Ohne diese Werte ist die Messung ungenau oder gar nicht möglich.

[0013] Das größte Problem beim Filmen ist aber folgendes: Filmaufnahmen haben oft eine geringe gewünschte Schärfentiefe. Das heißt, die Abbildung der Hauptkamera ist in großen Teilbereichen unscharf. Eine Tiefenberechnung kann in unscharfen Bildbereichen nicht stattfinden, d.h. die Hauptkamera kann zur Berechnung einer Stereoskopen Abbildung nur dann verwendet werden, wenn die Schärfentiefe sehr groß ist.

[0014] Ein weniger relevanter, aber dennoch vielfach störender Effekt ist, dass Farbbilder für eine Tiefenberechnung (vor allem eine, welche in Echtzeit ablaufen soll) wenig geeignet sind und vergleichsweise ungenaue Ergebnisse liefern. Für die Tiefenberechnungen werden daher bevorzugt Bilder von Graustufenkameras herangezogen.

[0015] Aus der DE 10 2008 001 451 A ist eine Fotokamera bekannt, die eine Fokussierung über einen Hilfssensor ermöglicht. Zunächst ist festzustellen, dass in einer Reihe von Aufnahmesituationen eine Funktion allenfalls für stehende Bilder möglich scheint, nicht jedoch eine den Ansprüchen der Filmindustrie genügende Funktion für Filmaufnahmen gegeben ist. Dies liegt daran, dass gegebenenfalls auf ein Objekt scharf gestellt werden soll, das weit außerhalb des Schärfetiefenbereichs in der momentanen Einstellung liegt und daher nicht passend identifiziert werden kann. Abgesehen davon ist die fest verbaute Lösung von Hauptsensor und Hilfssensor wenig flexibel und nicht dazu geeignet, Wechselobjektive zu bedienen.

[0016] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es diese Nachteile zu vermeiden und ein Verfahren anzugeben, bei dem auf einfache und robuste Weise ein zuverlässiges Entfernungssignal zum Fokussieren der Filmkamera gewonnen werden kann. Insbesondere soll die Entfernungsbestimmung weitestgehend von der eigentlichen Kamera unabhängig gemacht werden.

[0017] Erfindungsgemäß werden diese Aufgaben dadurch gelöst, dass die Hilfskameras untereinander fest verbunden sind, dass sie fest, aber lösbar mit der Filmkamera verbunden sind und dass sie das Fokussiersignal an einen an der Filmkamera angebrachten Servomotor oder an eine Fokussiereinrichtung ausgeben und dass die Hilfsdarstellungen in Pixel oder Pixelgruppen aufgelöst werden und dass zu jedem Pixel bzw. jeder Pixelgruppe ein Entfernungswert hinterlegt wird.

[0018] Vorzugsweise ist ein Monitor zur Darstellung der Hilfsdarstellungen vorgesehen, der vorzugsweise auch eine Überlagerung mehrerer Hilfsdarstellungen ermöglicht.

[0019] Hilfsdarstellung bedeutet in diesem Zusammenhang das Realbild einer Hilfskamera, aus der ein Tiefenbild berechnet wird.

[0020] Wesentlich an der vorliegenden Erfindung ist die Tatsache, dass eine starre Anordnung der Hilfskamera bzw. der Hilfskameras und optional der Filmkamera bereitgestellt wird, wobei vorzugsweise die optischen Achsen aller Kameras parallel zueinander ausgerichtet sind. Naturgemäß unterscheidet sich das Bild der Hilfskameras aufgrund der Parallaxe in Abhängigkeit von der Entfernung der aufgenommenen Objekte. Durch Mustererkennung ist es nun möglich, ein bestimmtes Objekt in den Hilfsdarstellungen zu identifizieren und die optische Verschiebung zu bestimmen. Daraus ist es möglich auf die Entfernung des betreffenden Objekts zurückzuschließen. Dieses Entfernungssignal wird als Fokussiersignal an die Filmkamera ausgegeben.

[0021] Alternativ kann die Hilfskamera als TOF-Kamera ausgebildet sein. Kameras dieses Typs bestimmen die Laufzeit des Lichts vom bzw. zum Objekt, was auch die Bezeichnung erklärt (Laufzeitkamera, Time of Flight-Camera). Zu jedem Bildpunkt der Kamera wird dabei ein Entfernungssignal bestimmt und mitgeliefert.

[0022] Die Mustererkennung ist die Fähigkeit eines Verfahrens, in einer Menge von Bilddaten Regelmäßigkeiten, Ähnlichkeiten oder Gesetzmäßigkeiten zu erkennen.

[0023] Es ist Stand der Technik, dass in der Mustererkennung drei prinzipielle Ansätze verfolgt und umgesetzt werden. Es ist dies die syntaktische, statistische und strukturelle Mustererkennung.

[0024] In der syntaktischen Mustererkennung werden Dinge durch Folgen von Symbolen beschrieben. Das können z.B. die Farben oder bestimmte Konturen sein. Ziel der syntaktischen Mustererkennung ist es, Objekte der Kategorie zu finden, welche dieser Beschreibungen aufweisen.

[0025] In der statistischen Mustererkennung wird die Wahrscheinlichkeit bestimmt, dass ein Objekt zu der einen oder anderen Kategorie gehört, um es dann der Kategorie mit der höchsten Wahrscheinlichkeit zuzuordnen. Statt Merkmale nach vorgefertigten Regeln auszuwerten, werden die gemessenen Zahlenwerte zu Mustervektoren zusammengefasst. Eine mathematische Funktion ordnet jedem denkbaren Mustervektor eindeutig eine Kategorie zu.

[0026] Die strukturelle Mustererkennung verbindet verschiedene Ansätze des syntaktischen und statistischen Verfahrens zu einem neuem Verfahren. Ein Beispiel ist die hier wichtige Gesichtsfelderkennung, bei der für verschiedene Gesichtsteile wie Auge und Nase unterschiedliche Klassifikationsverfahren eingesetzt werden, die jeweils nur aussagen, ob der gesuchte Körperteil vorliegt oder nicht. Übergeordnete strukturelle Verfahren führen die Einzelergebnisse zusammen und berechnen daraus ein Ergebnis - die Kategoriezugehörigkeit. Damit ist es möglich, ein oder mehrere Gesichter in Bildern zu identifizieren und bei bewegten Bildern zu verfolgen.

[0027] Eine Überwachung und Steuerung der Fokussierung ist insbesondere dadurch möglich, dass die Hilfsdarstellungen auf einem Monitor dargestellt werden, und dass vorzugsweise auch eine Überlagerung mehrerer Hilfsdarstellungen ermöglicht wird. Die für die Schärfeeinstellung verantwortliche Person kann damit das System überwachen und anhand der Überlagerung scharfe und unscharfe Bereiche leicht identifizieren. Es ist aber auch möglich, bestimmte markierte Bereiche anzuzeigen, auf die scharfgestellt werden soll.

[0028] Das aktuelle Fokussignal wird verwendet, um die Hilfsdarstellungen von mindestens zwei Kameras zu überlagern, und zwar in der Weise, dass der Bereich, welcher dem Entfernungsbereich der Filmkamera entspricht genau in Übereinstimmung/Überlagerung gebracht wird. Bereiche in der Hilfsdarstellung, welche dem Entfernungsbereich entsprechen sind deutlich zu sehen. Bereiche, welche sich nicht überschneiden, sind nicht im Fokusbereich und in der Hilfsdarstellung als zueinander verschobene Bilder auch ungenau zu sehen. Dadurch kann der Operator in der Darstellung sehen, welcher Bereich fokussiert wurde.

[0029] Besonders vorteilhaft ist es, wenn in den Hilfsdarstellungen der von der Filmkamera aufgenommene Bereich beispielsweise durch einen Rahmen markiert ist, wenn nicht durch entsprechende Bearbeitung die Hilfsdarstellungen mit dem aufgenommenen Bereich in Übereinstimmung gebracht werden. Dazu wird der Bildbereich der Filmkamera in die Hilfsdarstellung eingeblendet.

[0030] Es ist ein wichtiger Aspekt der Erfindung, dass die Hilfsdarstellungen in Pixel oder Pixelgruppen aufgelöst werden und dass zu jedem Pixel bzw. jeder Pixelgruppe durch die Stereoskope Verschiebung der Hilfsdarstellungen ein Entfernungswert hinterlegt wird. Das Aufnahmesystem verfügt damit für jeden Teil des Bilds über eine Entfernungsinformation, die zur Fokussierung herangezogen werden kann. Damit können insbesondere auch komplexe Fokussierungsstrategien vorgegeben werden. So kann auf diese Weise festgelegt werden, dass auf das nächstliegende Objekt scharfgestellt werden soll, ausgenommen Objekte, deren Entfernung unterhalb eines bestimmten Grenzwerts liegt, oder ausgenommen Objekte, die in einem bestimmten Bildbereich liegen. Dies ist dann vorteilhaft anwendbar, wenn auf die der Kamera am nächsten situierte Person scharf zu stellen ist, es aber zu erwarten ist, dass eine nahe stehende Säule ins Blickfeld kommt.

[0031] Es ist auch möglich, verschiedene Mittelungsverfahren zur Fokussierung anzuwenden, wie etwa die Bildung gewichteter Durchschnitte. So kann beispielsweise auf die mittlere Entfernung aller Bildpunkte in dem bestimmten Bereich scharfgestellt werden, wobei jedoch besonders nahe oder besonders ferne Bildpunkte bei der Durchschnittsbildung nur mit einem geringem Gewicht berücksichtigt werden oder überhaupt nicht zur Bildung des Entfernungsdurchschnitts herangezogen werden. In ähnlicher Weise kann auch vorgegeben werden, dass nur Bildpunkte berücksichtigt werden, die in einem zusammenhängenden Bereich mit einer bestimmten Mindestgröße eine ähnliche Entfernung aufweisen.

[0032] Die Bedienperson kann einen Bildpunkt am Monitor auswählen, von welchem durch das unterlagerte Tiefenbild unmittelbar der entsprechende Entfernungswert zur Objektivsteuerung übermittelt wird. Diese Auswahl kann über eine Maussteuerung, Touchpad oder ähnliches ausgeführt werden.

[0033] Eine besonders begünstigte Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass von einer Bedienungsperson ein aufzunehmendes Objekt für die Durchführung der Fokussierung identifiziert wird. Dies kann beispielsweise ein an der Wand hängendes Bild sein, auf das stets scharf gestellt wird unabhängig davon, ob die Kamera sich auf das Objekt zu bewegt oder schwenkt. Besonders vorteilhaft ist diese Verfahrensvariante jedoch anwendbar, wenn bewegliche Objekte, wie etwa Fahrzeuge oder Personen über einen bestimmten Zeitraum hinweg fokussiert werden sollen. Durch eine Gesichtsfelderkennung kann ein Gesicht im Raum lokalisiert werden, und diesem Gesicht kann gefolgt werden. Es ist aber auch möglich, beispielsweise in einer Großaufnahme mit geringer Schärfentiefe die Entfernung auf die Augen der betreffenden Person einzustellen.

[0034] Diese Verfahrensvariante verwendet bekannte Algorithmen, die in der Lage sind, vorgegebene Gegenstände bzw. Muster auf Bildern zu erfassen. In Kombination mit den oben beschriebenen Algorithmen kann aber auch beispielsweise die Entfernung mehrerer Objekte simultan bestimmt werden und daraus ein abgeleiteter Fokussierungswert, wie etwa ein Mittelwert, berechnet werden. Oder es kann zwischen den Objekten in einer anzugebenden Zeitspanne der Entfernungswert übergeführt werden, um so eine Fokusrampe umzusetzen.

[0035] Bevorzugt wird so vorgegangen, dass mindestens eine Hilfsdarstellung auf einer Anzeigeeinrichtung ausgegeben wird, auf der auch Informationen über die Fokussierung ausgegeben werden. Dies bedeutet, dass ein aus den Hilfsdarstellungen berechnetes Tiefenbild ausgegeben wird, indem beispielsweise eine Falschfarbendarstellung angezeigt wird, in der die Farbe die bestimmte Entfernung des jeweiligen Objekts ausdrückt. Ein bestimmter Rotton entspricht dann beispielsweise einer Entfernung von einem Meter, während ein bestimmtes Blau unendlich bedeutet.

[0036] Realbild und Tiefenbild können nebeneinander dargestellt sein. Zusätzlich kann das Bild der Filmkamera dargestellt sein, damit die Bedienperson auch das Realbild der Filmkamera beobachten kann und sieht, auf welches Objekt scharf gestellt ist, oder wie der Bildausschnitt der Filmkamera ist. Weiters ist es möglich, von jeder Hilfskamera das Bild darzustellen. Zwischen diesen Ansichten kann umgeschaltet werden, oder diese Darstellungen können überlagert dargestellt werden.

[0037] Nach jedem Wechsel des Objektivs sollten die Motoren zum Steuern der Verstellachsen neu kalibriert werden, damit sie nicht auf den mechanischen Anschlag des Objektivs fahren. Beim Kalibriervorgang fährt der Motor mit niedriger Geschwindigkeit die mechanischen Anschläge an und ermittelt gleichzeitig den möglichen Verstellweg. Jedes Objektiv hat dabei einen mehr oder weniger unterschiedlichen Verstellweg. Ist in der Fokussiereinrichtung eine Tabelle mit einer Zuordnung zwischen Motorverdrehweg zu Skalenposition abgelegt, so ist nach der Kalibrierfahrt dem System die Skalenposition und somit der eingestellte Fokuswert des Objektivs bekannt. Im Normalfall ist diese Zuordnungstabelle nicht bekannt und wegen der Vielfalt der unterschiedlichen Optiken auch nicht im Motoransteuersystem abgelegt. Daher ist es in der erfindungsmäßig beschriebenen Anordnung möglich, verschiedene Objektivtabellen in der Bildberechnungseinheit abzulegen und nach einem Wechsel des Objektivs die richtige Tabelle auszuwählen, damit die Skalenposition und somit der Fokuswert dem Objektivsteuersystem vorgegeben werden kann.

[0038] Wegen der Vielfalt der unterschiedlichen Objektive ist ein Anlegen und Abspeichern von Objektivtabellen mühsam und aufwendig. Daher kann eine Zuordnungstabelle mit wenigen Stützpunkten nach einem Objektivwechsel einfach einkalibriert werden. Der naheste Skalenwert und Unendlich sind nach dem Kalibrieren des Motors bekannt. Zwischenpunkte werden am Objektiv angefahren und der entsprechende Entfernungswert wird eingegeben. So kann eine Zuordnungstabelle mit beliebigen Stützpunkten leicht angelegt und eingespeichert werden.

[0039] Sind für eine Mustererkennung leicht identifizierbare Objekte (z.B. einfache Konturen) vorhanden, so kann dieser Kalibriervorgang eines Objektivs auch automatisiert werden. Dazu müssen das Realbild der Filmkamera und eine Hilfsdarstellung der Bildberechnungseinheit zugeführt werden. Über die Blende wird eine geringe Schärfentiefe eingestellt. Der Fokusmotor wird automatisch langsam verdreht, sodass nur Objekte in der entsprechenden Entfernung im Bild der Filmkamera scharf abgebildet werden. Diese Bilder werden mit der Hilfsdarstellung verglichen und nach gemeinsamen Mustern untersucht. Kann das Muster identifiziert werden, ist anhand der vorhandenen Tiefeninformation der Hilfsdarstellung dem System der entsprechende Fokuswert des Objektivs der Filmkamera bekannt. Damit können einige oder viele Stützpunkte einer Zuordnungstabelle Verdrehweg Servomotor zu Entfernungswert abgelegt werden.

[0040] Es erweist sich als besonders vorteilhaft, wenn das aktuelle Fokussignal und der Bereich der Schärfentiefe der Bildberechnungseinheit übermittelt werden. Das aktuelle Fokussignal ist jener Distanzwert, auf welchem das Objektiv gerade fokussiert und ist der Fokussiereinrichtung bekannt, wenn die Zuordnungstabelle Verdrehweg Servomotor zu Entfernungswert abgespeichert ist. Die Schärfentiefe ergibt sich aus der Physik der Optik und ist jener Bereich, wo ein Bild scharf abgebildet wird. Mit diesen Distanzwerten ist es möglich, Bildbereiche in der Hilfsdarstellung, welche außerhalb des Schärfetiefebereichs liegen, farblich zu markieren oder überhaupt auszublenden. Dies ist einfach möglich, da die Pixel oder Pixelgruppen der Hilfsdarstellung mit Entfernungswerte hinterlegt sind. Verändert die Bedienperson den Fokus, so verändert sich auch die Hilfsdarstellung. Dadurch kann die Bedienperson leicht erkennen, in welchem räumlichen Bereich die Fokusebene bzw. der Schärfebereich liegt.

[0041] Weiters betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Fokussieren einer Filmkamera, mit mindestens einer Hilfskamera, die eine Hilfsdarstellung erzeugt, und mit einer Bildberechnungseinrichtung, die einerseits mit der Hilfskamera verbunden ist und andererseits eine Fokussiereinrichtung der Filmkamera ansteuert.

[0042] Erfindungsgemäß ist diese Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfskamera lösbar mit der Filmkamera verbunden ist.

[0043] Zur Messung können mehrere Hilfskameras herangezogen werden. Alle Hilfskameras sind zueinander kalibriert. Mehrere Hilfskameras haben den Vorteil, dass die Abschattung von Bereichen in Raum minimiert wird oder der Messbereich sehr leicht verändert werden kann.

[0044] Vorzugsweise sind die Hilfskameras fest miteinander und besonders vorzugsweise auch fest, jedoch lösbar mit der Filmkamera verbunden, wobei die Bildberechnungseinrichtung aufgrund einer Mustererkennung der Hilfsdarstellungen das Fokussiersignal berechnet.

[0045] Grundsätzlich kann das erfindungsgemäße Verfahren mit Hilfskameras ausgeführt werden, die untereinander fest verbunden sind, jedoch unabhängig von der Filmkamera sind. In diesem Fall muss die Entfernung und die unterschiedliche Ausrichtung von Filmkamera einerseits und Hilfskameras andererseits genau erfasst und bei der Fokussierung berücksichtigt werden, um die parallaktischen Fehler auszugleichen. Einfach und effizienter ist es jedoch, wenn die Hilfskameras nicht nur untereinander sondern auch mit der Filmkamera fest, jedoch lösbar verbunden sind, in dem sie beispielsweise seitlich beidseits der Filmkamera angeordnet sind. Besonders bevorzugt sind die optischen Achsen aller Kameras zueinander parallel, was die Durchführung der Berechnungen entsprechend erleichtert.

[0046] Ist die Bildebene, das ist jener Bereich, in dem die Optik scharf abbildet, der Filmkamera und der Hilfskamera verschoben, kann durch eine einfache Offsetvorgabe dieser Versatz in jedem Messwert eingerechnet werden.

[0047] Die Berechnung des Tiefenbildes erfolgt in der Bildberechnungseinrichtung, welche mit dem Monitor eine Einheit bilden kann, aber auch vom Hilfsmonitor gelöst sein kann. Um eine große Bedienflexibilität zu erreichen, kann der Hilfsmonitor mit der Messvorrichtung und der Objektivsteuereinheit per Kabel oder Funk verbunden sein. Bildberechnungseinrichtung und Hilfsmonitor können aber auch aus einer Einheit bestehen.

[0048] Hilfskamera und Bildberechnungseinrichtung können auch ohne Vorgabe von einem Hilfsmonitor Entfernungswerte ausgeben, wenn an einer Eingabeeinrichtung Berechnungsparameter gesetzt werden. Ein Berechnungsparameter kann sein, den nahesten Messbereich der Hilfsdarstellung heranzuziehen. Oder es kann der Messbereich der optischen Mitte einer Hilfskamera ausgegeben werden.

[0049] Bevorzugt können Fokussiereinrichtung und Bildberechnungseinrichtung in einem System vereint sein, wobei der Servomotor für das Objektiv an der Bildberechnungseinrichtung angeschlossen ist. Damit wird erreicht, dass in diesem geschlossenen System die Totzeiten minimiert werden. Der Servomotor kann sehr schnell auf Entfernungsänderungen reagieren und es gelingt sehr schnellen Objektbewegungen zu folgen.

[0050] Um bei der Nachbearbeitung entsprechende Informationen zur Verfügung zu haben, kann die Hilfsdarstellung in einem Speicher abgelegt werden. Auf diese Weise stehen zum eigentlichen Bild auch noch die jeweiligen Entfernungsinformationen zur Verfügung, die beispielsweise für eine spätere 3-D-Nachbearbeitung verwendet werden können.

[0051] An sich ist es möglich, die Entfernungsinformationen pixelweise den einzelnen Bildpunkten zuzuordnen. Um die Datenmenge zu reduzieren können die Pixel aber auch gruppiert werden, indem beispielsweise nur jeweils einer Gruppe von vier mal vier Pixel ein Entfernungswert zugeordnet wird.

[0052] In der Folge wird die vorliegende Erfindung anhand des in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

[0053] Die Figur zeigt schematisch den Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.

[0054] Eine Filmkamera 1 ist mit einem Objektiv 2 versehen, das eine optische Achse 2a aufweist. Ein Servomotor 3 ist am Objektiv 2 angebracht, um die Fokuseinstellung durchzuführen. Der Servomotor 3 wird durch eine Fokussiereinrichtung 4 angesteuert. Ein Monitor 5 ist in bekannter Weise vorgesehen, um das von der Filmkamera 1 aufgenommene Bild anzuzeigen.

[0055] Vorne unterhalb der Filmkamera 1 sind zwei fest miteinander verbundene Hilfskameras 6, 7 angeordnet, die optische Achsen 6a bzw. 7a aufweisen, die zueinander parallel sind. Die Hilfskameras 6, 7 sind entweder fest an der Filmkamera 1 angebracht oder es sind nicht dargestellte Messeinrichtungen wie etwa Positionsmesssensoren vorgesehen, um die relative Position der Filmkamera 1 in Bezug auf die Hilfskameras 6, 7 zu bestimmen. Die Hilfskameras 6, 7 speisen ihr Bild in eine Bildberechnungseinrichtung 8 ein, die aufgrund der unterschiedlichen Bildinformation der beiden Hilfskameras 6, 7 und des Abstand d zwischen den optischen Achsen 6a und 7a, für die einzelnen Bildpunkte die jeweilige Entfernung berechnet. Die von den Hilfskameras 6, 7 aufgenommenen Bilder werden in überlagerter Form auf einem weiteren Monitor 9 dargestellt, der die Anzeigeeinrichtung bildet. Eine Eingabeeinrichtung 10, dient dazu, die Bildberechnungseinrichtung 8 zu bedienen.

[0056] In der Bildberechnungseinrichtung 8 werden die Bilder der Hilfskamera 6, 7 analysiert und es wird die oben beschrieben Mustererkennung durchgeführt. Gleichzeitig werden die von der Bedienungsperson vorgegebenen Berechnungen durchgeführt, die letztlich die Fokussierungsinformation ergeben, die zur Fokussiereinrichtung 4 weitergegeben werden.

[0057] Die vorliegende Erfindung ermöglicht es die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Fokussierung bei Filmaufnahmen wesentlich zu verbessern.

Claims (20)

1. Patentansprüche

   1. Verfahren zum Fokussieren einer Filmkamera (1), bei dem mindestens zwei Hilfskameras (6, 7) zur Herstellung von Hilfsdarstellungen eines aufzunehmenden Objekts vorgesehen sind, woraus die gewünschte Fokuseinstellung bestimmt wird und ein Fokussiersignal an die Filmkamera (1) abgegeben wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfskameras (6, 7) untereinander fest verbunden sind, dass sie fest, aber lösbar mit der Filmkamera (1) verbunden sind und dass sie das Fokussiersignal an einen an der Filmkamera (1) angebrachten Servomotor (3) oder an eine Fokussiereinrichtung (4) ausgeben und dass die Hilfsdarstellungen in Pixel oder Pixelgruppen aufgelöst werden und dass zu jedem Pixel bzw. jeder Pixelgruppe ein Entfernungswert hinterlegt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Hilfskameras (6, 7) mindestens zwei Hilfsdarstellungen hersteilen, aus denen zu einer Mehrzahl von Bildpunkten ein Entfernungswert berechnet wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Hilfsdarstellung auf einer Anzeigeeinrichtung (9) ausgegeben wird, auf der auch Informationen über die Fokussierung ausgegeben werden.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Anzeigeeinrichtung (9) die Bildbereiche innerhalb bzw. außerhalb des Schärfetiefenbereichs markiert werden.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsdarstellungen auf einem Monitor (9) als Anzeigeeinrichtung dargestellt werden, und dass auch eine Überlagerung mehrerer Hilfsdarstellungen ermöglicht wird.
6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass von einer Bedienungsperson ein Bereich eingegeben wird, aus dem das Fokussiersignal berechnet wird.
7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass von einer Bedienungsperson ein aufzunehmendes Objekt eingegeben wird, auf das bezogen die Mustererkennung durchgeführt wird.
8. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Aufbau von Filmkamera (1) und Hilfskameras (6, 7) oder nach einem Wechsel des Objektivs der Filmkamera (1) eine Kalibrierung eines Servoantriebs (3) vorgenommen wird, der die Fokussierung durchführt.
9. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein aktuelles Fokussignal und gegebenenfalls der Bereich der Schärfentiefe der Bildberechnungseinheit übermittelt werden.
10. 10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalibrierung durchgeführt wird, indem der Servoantrieb (3) langsam verstellt wird und dabei von der Filmkamera (1) scharf abgebildete Abschnitte identifiziert werden, diese Abschnitte mit der Hilfsdarstellung verglichen werden, um vorzugsweise durch Mustererkennung den jeweiligen Fokuswert zu bestimmen und in einer Zuordnungstabelle in Relation zum Verdrehwert des Servoantriebs (3) abzulegen.
11. 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Fokussiersignal durch Mustererkennung berechnet wird.
12. 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Fokussiersignal als Entfernung des nächstliegenden Punktes bestimmt wird.
13. 13. Vorrichtung zum Fokussieren einer Filmkamera (1), mit mindestens zwei Hilfskameras (6, 7), die Hilfsdarstellungen erzeugen, und mit einer Bildberechnungseinrichtung (8), die einerseits mit den Hilfskameras (6, 7) verbunden ist und andererseits eine Fokussiereinrichtung (4) der Filmkamera (1) ansteuert, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfskameras (6, 7) untereinander fest verbunden sind, dass sie fest, aber lösbar mit der Filmkamera (1) verbunden sind und dass sie das Fokussiersignal an einen an der Filmkamera (1) angebrachten Servomotor (3) oder an eine Fokussiereinrichtung (4) ausgeben und dass sie vorzugsweise dazu ausgebildet sind, zu jedem Pixel bzw. jeder Pixelgruppe ein Entfernungswert zu hinterlegen.
14. 14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Flilfskameras (6, 7) mit der Filmkamera (1) verbunden sind.
15. 15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Achsen der Hilfskamera (6, 7) parallel zur optischen Achse der Filmkamera (1) ist.
16. 16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzeigeeinrichtung (9) vorgesehen ist, die dazu vorgesehen ist, die Hilfsdarstellungen auszugeben.
17. 17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine Eingabeeinrichtung (10) zur Auswahl eines Bereichs vorgesehen ist, der zur Berechnung des Fokussiersignals herangezogen wird und dass dieser Bereich an der Anzeigeeinrichtung (9) darstellbar ist.
18. 18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass Bildberechnungseinrichtung (8) eine Mustererkennung durchführt, um das Fokussiersignal zu berechnen.
19. 19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfskamera als TOF-Kamera ausgebildet ist.
20. 20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfskameras zueinander kalibriert sind. Hierzu 1 Blatt Zeichnung