-
Die Erfindung betrifft ein Kamerasystem, bei dem eine Kamera an einer beweglichen Tragestrukur aufgehängt ist und bei dem Aktoren vorgesehen sind, um die Kamera relativ zu der Tragestruktur zu bewegen. Über ein von der Kamera separates Bedienteil können Steuerbefehle erzeugt werden, um die Kamera relativ zu der Tragestruktur zu bewegen. Die Erfindung betrifft außerdem ein zugehöriges Verfahren.
-
Solche Kamerasysteme werden beispielsweise bei der Produktion von Filmen, Serien oder Dokumentationen eingesetzt. Indem die Kamera an einer beweglichen Tragestruktur aufgehängt ist, kann sie in Positionen gebracht werden kann, welche mit gewöhnlichen Kamerasystemen nicht oder nur schwer erreichbar sind. Die bewegliche Tragestruktur kann beispielsweise durch einen Kameramann bewegt, an einem Seil aufgehängt oder auch von einem Fluggerät getragen werden. Aufgrund der Beweglichkeit der Tragestruktur ist es außerdem möglich, Bilder aus einer sich schnell verändernden Position heraus aufzunehmen, so dass beeindruckende Filmsequenzen entstehen.
-
Um die Kamera während der Bewegung der Tragestruktur auf ein für die Filmsequenz relevantes Objekt auszurichten, ist es bekannt, Aktoren zur Bewegung der Kamera relativ zur Tragestruktur zu verwenden. Dadurch kann beispielsweise ein gewünschtes Objekt während der Bewegung der Tragestruktur in der Bildmitte einer Filmsequenz gehalten werden. Genauso ist es möglich, die Kamera einem sich bewegenden Objekt nachzuführen, wenn die Tragestruktur in Ruhe ist. Die Steuerung der Aktoren zur Ausrichtung der Kamera kann beispielsweise mit einer Fernsteuerung vorgenommen werden.
-
Bei den bisherigen Kamerasystemen ist das Bedienteil, mit dem die Aktoren der Kamera angesteuert werden, beispielsweise ein Joystick einer Fernsteuerung. Bei einer Betätigung des Joysticks in eine Richtung schwenkt die Kamera um eine horizontale Achse, bei einer Betätigung des Joysticks in eine andere Richtung schwenkt die Kamera um eine vertikale Achse. Der Grad der Auslenkung des Joysticks bildet dabei ein Maß für die Drehgeschwindigkeit der Kamera. Nachteilig daran ist, dass diese Art der Kamerasteuerung für einen Kameramann ungewohnt ist. Üblicherweise verändert ein Kameramann den zu erfassenden Bildausschnitt nämlich dadurch, dass er selbst die Kamera unmittelbar verschwenkt und währenddessen den erfassten Bildausschnitt in einem Sucher oder auf einem Monitor beobachtet. Die Steuerung der Kamera über einen Bedienhebel der oben genannten Art muss hingegen erst vom Kameramann erlernt werden und bietet eine für den Kameramann unnatürliche und weniger präzise Steuerung der Kamera.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Kamerasystem zu liefern, welches eine einfache und intuitive Bedienung ermöglicht. Ausgehend vom genannten Stand der Technik wird die Aufgabe gelöst mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.
-
Das erfindungsgemäße Kamerasystem umfasst ein Kameramodul, ein Bedienmodul und ein Steuermodul, die die folgenden Merkmale aufweisen. Das Bedienmodul umfasst ein Bedienteil, das um eine erste Bedienachse und eine zweite Bedienachse drehbar ist. Die erste Bedienachse ist senkrecht zu der zweiten Bedienachse ausgerichtet. Das Bedienmodul umfasst weiterhin einen Sensor für den Drehwinkel des Bedienteils um die erste Bedienachse und die zweite Bedienachse. Zudem umfasst das Bedienmodul eine Bildempfangseinheit zum Empfang von Bilddaten der Kamera und einen Bildschirm zur Anzeige der Bilddaten.
-
Das Kameramodul umfasst eine bewegliche Tragestruktur und eine an der Tragestruktur aufgehängte Kamera sowie eine Bildsendeeinheit zum Senden von mit der Kamera erfassten Bilddaten. Außerdem weist das Kameramodul Aktoren auf, um die Kamera relativ zu der Tragestruktur zu bewegen.
-
Das Steuermodul umfasst einen Eingang für Drehwinkel-Messwerte von dem Bedienmodul. Weiterhin weist das Steuermodul eine Steuereinheit auf. Die Steuereinheit ist dazu ausgelegt, anhand der Drehwinkel-Messwerte Steuerbefehle für die Aktoren zu ermitteln. Die Steuerbefehle sind so ausgelegt, dass eine Drehbewegung des Bedienteils um die erste Bedienachse in eine Drehbewegung der Kamera um eine erste Kameraachse umgesetzt wird, so dass eine Drehbewegung des Bedienteils um die zweite Bedienachse in eine Drehbewegung der Kamera um eine zweite Kameraachse umgesetzt wird. Der Bedienteil-Drehwinkel bildet dabei ein Maß für den Kamera-Drehwinkel. Die zweite Kameraachse ist senkrecht zu der ersten Kameraachse ausgerichtet. Schließlich umfasst die Steuereinheit einen Steuerbefehlausgang, um die Aktoren anzusteuern.
-
Zunächst werden einige im Rahmen der Erfindung verwendete Begriffe erläutert. Das erfindungsgemäße Kamerasystem umfasst drei Module. Der Begriff Modul bezieht sich auf technische Funktionen und nicht auf die räumliche Anordnung von Elementen. Es ist also möglich, dass zu einem Modul gehörige Elemente räumlich voneinander getrennt sind. Ebenso ist möglich, dass zu verschiedenen Modulen gehörige Elemente räumlich miteinander verbunden sind. Räumlich voneinander getrennt sind jedoch regelmäßig das Kameramodul und das Bedienteil.
-
Die Tragestruktur kann mit der daran aufgehängten Kamera im Raum bewegt werden. Die Mittel, mit denen dies geschieht, können unterschiedlich sein. Beispielsweise kann die Tragestruktur von einer Person getragen werden. Denkbar ist aber auch eine Ausgestaltung der Tragestruktur als Schlitten, welcher die Kamera über eine Schiene bewegt, als Aufhängung, über die die Kamera an einem Seil geführt wird, oder als Fluggerät, welches die Kamera trägt, um Aufnahmen aus der Luft zu ermöglichen. Ein Fluggerät im Rahmen der Erfindung kann beispielsweise ein Hubschrauber oder ein Flugballon sein.
-
Das erfindungsgemäße Kamerasystem erlaubt es einem Kameramann, mit Hilfe des Bedienteils eine intuitive Steuerung der Kamera durchzuführen. Dazu ist das Bedienteil um die erste und die zweite Bedienachse drehbar, wobei eine Drehbewegung des Bedienteils in eine entsprechende Drehbewegung der Kamera umgesetzt wird. Über eine Drehung des Bedienteils um einen bestimmten Bedienteil-Drehwinkel wird die Kamera von den Aktoren zu einer Drehung um einen bestimmten Kamera-Drehwinkel veranlasst.
-
Diese Art der Bedienung der Kamera entspricht der Bedienung einer gewöhnlichen Kamera, bei der die Kamera direkt um eine erste und eine zweite Achse verdreht werden kann. Die Bedienung des erfindungsgemäßen Kamerasystems ist dadurch besonders intuitiv und präzise möglich. Ein Kameramann kann das erfindungsgemäße Kamerasystem zudem bedienen, ohne dass eine längere Gewöhnungsoder Lernphase für den Kameramann notwendig wäre.
-
Weiter erleichtert wird die Bedienung durch den Bildschirm, auf dem die mit der Kamera aufgenommenen Bilder angezeigt werden. Auf dem Bildschirm kann auf diese Weise die Steuerung der Kamera unmittelbar nachvollzogen werden. Von Vorteil ist es, wenn die Zeitspanne zwischen einer Drehung des Bedienteils und einer Umsetzung der Drehung des Bedienteils in eine Drehung der Kamera ohne merkliche Verzögerung erfolgt. Diese Zeitspanne kann kleiner als 10 ms sein, bevorzugt kleiner als 2 ms, weiter bevorzugt kleiner als 1 ms. Von Vorteil ist es außerdem, wenn die Zeitspanne von der Erfassung eines Bildsignals durch die Kamera bis zur Anzeige des Bildsignals auf dem Bildschirm ohne merkliche Verzögerung erfolgt. Diese Zeitspanne kann keiner als 10 ms sein, bevorzugt ist sie kleiner als 2 ms, weiter bevorzugt kleiner als 1 ms. Indem die Umsetzung einer Drehung des Bedienteils in eine entsprechende Drehung der Kamera sowie die Übertragung der Bildsignale ohne merkliche Verzögerung erfolgen, erzeugt das erfindungsgemäße Kamerasystem für den Kameramann den Eindruck, als würde er die Kamera unmittelbar bedienen.
-
Wenn das Steuermodul von der Kamera entfernt ist, ist es möglich, dauerhaft eine erhebliche Rechenleistung bereitzustellen, ohne dass sich das Gewicht der Kamera erhöht und die Handhabbarkeit verschlechtert wird. Die Rechenleistung kann beispielsweise dazu genutzt werden, um verschiedene Kamerafunktionen miteinander zu koppeln oder eine Kamerafunktion mit einer von außen zugeführten Information zu koppeln.
-
Wenn ein Element um eine erste Achse und eine zweite dazu senkrechte Achse gedreht werden kann, ist damit ein Raum aufgespannt, innerhalb dessen bestimmte Bewegungen des Elements möglich sind. Im Rahmen der Erfindung ist es nicht erforderlich, dass es mechanische Achsen gibt, die den im Anspruch genannten Achsen entsprechen. Vielmehr kann auch eine andersartige Aufhängung vorgesehen sein, die die betreffenden Drehbewegungen ermöglicht. Bei dem Bedienteil ist zudem die Möglichkeit umfasst, dass dieses gar nicht gelagert ist, sondern freihändig bewegt wird.
-
Vorzugsweise ist das System so ausgelegt, dass eine Drehung des Bedienteils um die vertikale Achse in eine Drehung der Kamera um die vertikale Achse, also eine Schwenkbewegung der Kamera, umgesetzt wird, und dass eine Drehung des Bedienteils um die horizontale Achse in eine Drehung der Kamera um die horizontale Achse, also eine Nickbewegung der Kamera, umgesetzt wird. Solche Schwenk- und Nickbewegungen können auch bei gewöhnlichen Kameras vorgenommen werden, welche direkt durch einen Kameramann gedreht werden. Die beiden Kameraachsen sind also vorzugsweise so miteinander gekoppelt, dass die Ausrichtung einer zweiten Achse einer Drehbewegung um die erste Achse folgt. Die Ausrichtung der zweiten Achse ändert sich also bei einer Drehung des betreffenden Elements um die erste Achse. Vorzugsweise ist die erste Achse eine vertikale Achse und die zweite Achse eine horizontale Achse. Diese Kopplung kann für die Kameraachsen und/oder die Bedienachsen vorgesehen sein. Die Achsen können zusätzlich so gekoppelt sein, dass die Ausrichtung der ersten Achse einer Drehbewegung um die zweite Achse folgt.
-
Wenn der Bedienteil-Drehwinkel ein Maß für den Kamera-Drehwinkel bildet, hat eine Drehung des Bedienteils um einen größeren Winkel zur Folge, dass sich auch die Kamera um einen größeren Winkel dreht. Wenn sich das Bedienteil nicht dreht, bleibt auch die Kamera in ihrer Position. Das System ist vorzugsweise so ausgelegt, dass die Drehung der Kamera parallel zu der Drehung des Bedienteils erfolgt.
-
Häufig wird das erfindungsgemäße System so ausgestaltet sein, das, dass der Kamera-Drehwinkel dem Bedienteil-Drehwinkel entspricht. Eine Drehung des Bedienteils wird dann in eine Drehung der Kamera mit identischem Drehwinkel umgesetzt, was der Bedienung einer normalen Kamera entspricht.
-
In einer alternativen Ausführungsform ist der Kamera-Drehwinkel proportional zum Bedienteil-Drehwinkel. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass ein Bedienteil-Drehwinkel α in einen Kamera-Drehwinkel c·α umgesetzt wird, wobei c einen Proportionalitätsfaktor bezeichnet. Bevorzugt ist der Proportionalitätsfaktor c einstellbar. Es kann zum Beispiel vorgesehen sein, dass der Proportionalitätsfaktor c zwischen einem Wert von 0.05 und 20 eingestellt werden kann. Im Falle c < 1 ist eine feine Einstellung der Ausrichtung der Kamera möglich. Im Falle c > 1 kann die Kamera grob ausgerichtet werden. Der Proportionalitätsfaktor kann somit den Gegebenheiten der aufzunehmenden Filmsequenz angepasst werden.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Bedienmodul ein Bedienelement, welches um eine dritte Bedienachse drehbar ist. Die Steuereinheit ist bevorzugt dazu ausgelegt, eine Drehung des Bedienelements in eine Drehung der Kamera um eine dritte Kameraachse umzusetzen. Die dritte Kameraachse entspricht vorzugsweise der optischen Achse der Kamera. Eine Drehung der Kamera um die optische Achse wird als Rollbewegung bezeichnet. Die Variabilität des Kamerasystems wird dadurch deutlich erhöht. Die dritte Achse kann mit der ersten Achse und/oder der zweiten Achse gekoppelt sein, so dass sich die Ausrichtung der dritten Achse bei einer Drehung des zugehörigen Elements um die erste Achse bzw. die zweite Achse ändert. Diese Kopplung kann für die Bedienachsen und/oder die Kameraachsen vorgesehen sein.
-
Das Bedienelement kann dem Bedienteil entsprechen. Das Bedienteil ist dann um drei Achsen herum drehbar, wobei eine Drehbewegung um jede dieser Achsen erfasst und in eine entsprechende Drehbewegung der Kamera umgesetzt wird. Bevorzugt ist das Bedienelement jedoch in Form eines Ansatzteils, beispielsweise in Form eines Knopfes, ausgestaltet, welches relativ zum Bedienteil drehbar ist.
-
Das Kameramodul kann so ausgelegt sein, dass die Kamera bezogen auf eine oder mehrere der Kameraachsen nicht um 360°, sondern um einen kleineren Winkel drehbar ist. Der Schwenkbereich kann durch Anschläge begrenzt sein. Das Bedienteil kann auf einen entsprechenden Schwenkbereich um die zugehörige Bedienachse eingeschränkt sein. Ist das Bedienteil frei drehbar, kann die Steuerung so eingerichtet sein, dass Drehbewegungen des Bedienteils, die über den zulässigen Schwenkbereich hinausgehen, nicht an die Aktoren des Kameramoduls übermittelt werden.
-
Um die Vorteile des erfindungsgemäßen Kamerasystems voll ausnutzen zu können, kann es vorgesehen sein, dass das Bedienmodul eines oder mehrere Bedienelemente aufweist, welche dazu ausgelegt sind, weitere Kamerafunktionen anzusteuern. Dabei können die weiteren Kamerafunktionen den Zoom der Kamera, den Fokus/die Bildschärfe der Kamera und die Ein-/Ausschaltfunktion der Kamera umfassen.
-
Es kann vorgesehen sein, dass das Bedienteil und der Bildschirm voneinander getrennt sind. Der Kameramann kann das aufgenommene Bild dann auf einem von dem Bedienteil separaten Bildschirm verfolgen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Bildschirm jedoch mit dem Bedienteil verbunden. In dieser Ausführungsform führt eine Drehung des Bedienteils ebenfalls zu einer Drehung des Bildschirms und des darauf angezeigten Kamerabildes. Eine solche Drehung des Kamerabildes ist dem Kameramann von der Verwendung einer gewöhnlichen Kamera bekannt, bei der ein Sucher oder ein Bildschirm zur Anzeige des erfassten Bildes unmittelbar an der Kamera befestigt ist.
-
Es kann vorgesehen sein, dass das Bedienteil während der Bedienung von einem Kameramann freihändig geführt wird. Denkbar ist beispielsweise die Bedienung des Kamerasystems mit einem Tablet-PC. Der Tablet-PC kann dazu die Merkmale des Bedienmoduls aufweisen.
-
Alternativ kann vorgesehen sein, dass das Bedienteil in einer Lagerung geführt ist, so dass das Bedienteil nur um die Bedienachsen gedreht werden kann. Beispielsweise kann das Bedienteil gegenüber einem Stativ schwenkbar gelagert sein. Das Gewicht des Bedienteils wird auf diese Weise vom Stativ getragen, so dass der Kameramann keine Kraft zum Tragen des Bedienteils aufwenden muss.
-
Bevorzugt kann ein Drehwinkel der Kamera durch eine Kennlinie mit einer weiteren Kamerafunktion und/oder mit der Position der Tragestruktur verknüpft werden. Beispielsweise kann eine Kennlinie vorgesehen sein, welche einen Drehwinkel der Kamera mit der Fokus-/Bildschärfeeinstellung der Kamera verknüpft. Die Kamera stellt in diesem Fall bei einer Änderung des Drehwinkels automatisch die mit dem Drehwinkel verknüpfte Fokus- / Bildschärfeeinstellung der Kamera ein. Durch eine solche Verknüpfung eines Drehwinkels der Kamera mit weiteren Kamerafunktionen können die weiteren Kamerafunktionen automatisch bei einer Änderung des Drehwinkels eingestellt werden. Der Kameramann kann sich dann auf die Führung der Kamera konzentrieren, ohne die weiteren Einstellungen während der Aufnahme der Filmsequenz selbst vornehmen zu müssen.
-
Es kann auch eine Verknüpfung der weiteren Kamerafunktionen mit der Position der Tragestruktur durch eine Kennlinie vorgesehen sein. Vorteilhaft ist beispielsweise eine Verknüpfung des Proportionalitätsfaktors c mit unterschiedlichen Zoomeinstellungen der Kamera durch eine Kennlinie. Während der Aufnahme eines weit entfernten Objektes mit einer großen Vergrößerung führen nämlich schon kleine Bewegungen der Kamera zu großen Veränderungen des aufgenommenen Bildbereichs. Hier ist es von Vorteil, einen kleinen Proportionalitätsfaktor, beispielsweise c = 0.1 einzustellen, um eine möglichst genaue Ausrichtung der Kamera auf das Objekt auch in diesem Fall zu ermöglichen. Ein weiteres Beispiel ist die Verknüpfung der Höhe der Tragestruktur über dem Erdboden mit der Fokus- / Bildschärfeeinstellung der Kamera.
-
Es kann vorgesehen sein, dass die Kennlinie durch eine Teach-in-Funktion ermittelt wird. Die Teach-in-Funktion erlaubt es, einzelne Punkte der Kennlinie festzulegen, bei denen beispielsweise ein Drehwinkel der Kamera mit einer Kamerafunktion und/oder mit der Position der Tragestruktur verknüpft ist. Zur Ausübung dieser Teach-in-Funktion werden zunächst die Kamerafunktionen und/oder die Position der Tragestruktur manuell auf einen gewünschten Wert eingestellt. Außerdem wird ein gewünschter Drehwinkel der Kamera eingestellt. Durch Betätigung eines Teach-in-Bedienelements, beispielsweise eines Knopfes, kann dann ein Punkt der Kennlinie gespeichert werden. Dieser Punkt stellt eine Verknüpfung zwischen den vorher eingestellten Kamerafunktionen und/oder der Position der Tragestruktur mit dem eingestellten Drehwinkel der Kamera dar. Anschließend kann ein neuer gewünschter Drehwinkel eingestellt, sowie die Kamerafunktionen und/oder die Position der Tragestruktur geändert werden. Durch erneute Betätigung des Teach-in-Bedienelements wird ein weiterer Punkt der Kennlinie erstellt, in dem der neue gewünschte Drehwinkel mit den geänderten Kamerafunktionen und/oder der geänderten Position der Tragestruktur verknüpft sind. Durch Wiederholung dieses Vorgangs kann eine Mehrzahl von Punkten der Kennlinie erstellt werden. Es kann vorgesehen sein, dass die Teach-in-Funktion zwischen den Punkten der Kennlinie eine Interpolation durchführt. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Teachin-Funktion eine lineare Interpolation zwischen zwei Punkten einer Kennlinie vornimmt. Auch Interpolationen höherer Ordnung sind denkbar.
-
In der Steuereinheit werden die gemessenen Bedienteil-Drehwinkel in Steuerbefehle für die Aktoren umgewandelt, so dass die Ausrichtung der Kamera mit Hilfe einer Drehung des Bedienteils eingestellt werden kann. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Steuereinheit außerdem einen Signaleingang, um dem Steuerbefehl ein Zusatzsignal zu überlagern. Das dem Steuerbefehl überlagerte Zusatzsignal verursacht bevorzugt eine zusätzliche Bewegung der Kamera, welche der durch den Steuerbefehl vorgegebenen Drehbewegung überlagert ist. Eine solche überlagerte Bewegung der Kamera kann in verschiedenen Situationen vorteilhaft sein. Beispielsweise kann es bei der Drehung der Kamera erwünscht sein, dass die Kamera während der Drehung Wackler ausführt, dass die Kamera also während der Drehung zufällige, kleine Auslenkungen um eine jeweilige momentane mittlere Position herum ausführt. Solche überlagerte Wackel-Bewegungen können beispielsweise bei Aufnahmen im Rahmen einer Verfolgungsjagd von Vorteil sein, in denen eine ruhige und glatte Kameraführung einen unnatürlichen Eindruck machen würde. Das Zusatzsignal kann auch in solchen Zeiträumen überlagert werden, in denen das Bedienteil nicht betätigt wird, der Steuerbefehl als ein Nullsignal ist. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Kamera Wackel-Bewegungen ausführt, während die Kamera – abgesehen von der Wackel-Bewegung – in Ruhe ist. Das Zusatzsignal zum Erzeugen der Wackel-Bewegung kann beispielsweise mit einem Rauschgenerator erzeugt werden.
-
Trotz der genannten Vorteile der Steuerung des erfindungsgemäßen Kamerasystems kann in bestimmten Situationen eine Steuerung der Kamera erwünscht sein, bei der der Drehwinkel des Bedienteils nicht ein Maß für den Drehwinkel, sondern für die Drehgeschwindigkeit der Kamera bildet. Bevorzugt ist daher ein alternativer Betriebsmodus vorgesehen, in dem der Bedienteil-Drehwinkel ein Maß für die Drehgeschwindigkeit der Kamera bildet. Der alternative Betriebsmodus kann beispielsweise eingesetzt werden, wenn eine konstante Drehgeschwindigkeit der Kamera erwünscht ist. Die Kamera des erfindungsgemäßen Systems ist bevorzugt eine Kamera für die Aufnahme von Bewegtbildern, beispielsweise in Form einer Videokamera.
-
Das Kamerasystem kann mit einer automatischen Ausgleichssteuerung für die Ausrichtung der Kamera ausgestattet sein. Die Ausgleichssteuerung für die Ausrichtung der Kamera kann einen Sensor für die Position und/oder die Ausrichtung der Kamera umfassen bzw. einen Sensor für eine Änderung der Position und/oder der Ausrichtung umfassen. Der Sensor ist vorzugsweise an der Kamera angebracht. Die Messwerte des Sensors können einer Ausgleichssteuerungseinheit zugeführt werden, die auf Basis der Messwerte eine Kamera-Ist-Position mit einer Kamera-Soll-Position vergleicht und bei einer Abweichung die Aktoren ansteuert. Die kann sich auf die Schwenkachse und/oder die Nickachse und/oder die Rollachse beziehen. In einer bevorzugten Ausführungsform unterliegen alle drei Achsen der Ausgleichssteuerung. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Funktionen der Ausgleichssteuerungseinheit von der Steuereinheit ausgeführt werden. Auf diese Weise wird erreicht, dass unbeabsichtigte Lageänderungen der Tragestruktur nur geringe Auswirkungen auf das mit der Kamera aufgenommene Bild haben. Eine aufgezeichnete Videosequenz kann also auch dann ein ruhiges Bild zeigen, wenn die Tragestruktur wackelt. Die Ausgleichssteuerung wirkt vorzugsweise über dieselben Aktoren auf die Kamera ein wie die Steuerbefehle vom Bedienteil.
-
Es kann außerdem eine automatische Positionsausgleichssteuerung vorgesehen sein. Die Positionsausgleichssteuerung kann einen Sensor für die Position und/oder die Ausrichtung der Tragestruktur bzw. einen Sensor für eine Änderung der Position und/oder der Ausrichtung umfassen. Die Messwerte können der Positionsausgleichssteuerungseinheit zugeführt werden, die auf Basis der Messwerte eine Tragestruktur-Ist-Position mit einer Tragestruktur-Soll-Position vergleicht und bei einer Abweichung einen Aktor ansteuert, der auf die Position der Tragestruktur einwirkt. Eine solche automatische Positionsausgleichssteuerung ist besonders vorteilhaft, wenn die Position der Tragestruktur mit Hilfe einer Fernsteuerung eingestellt werden kann, beispielsweise bei einem fernsteuerbarem Fluggerät. Sofern die vom Sensor gemessene Ist-Position des Fluggerätes von der Soll-Position des Fluggerätes abweicht, kann die Ausgleichssteuerungseinheit einen Aktor, beispielsweise einen Rotor, des Fluggerätes ansteuern, um das Fluggerät in die Soll-Position zu bringen.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die bewegliche Tragestruktur als Fluggerät ausgestaltet. Vorzugsweise kann die räumliche Position des Fluggerätes über eine weitere Fernsteuerung und/oder über die Kontrolleinheit gesteuert werden.
-
Die Daten über die Position und/oder Ausrichtung und/oder Bewegungen der Kamera und/oder die sonstigen Kamerafunktionen können in der Steuereinheit gespeichert werden, um die Nachbearbeitung der aufgenommenen Bilder zu erleichtern.
-
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist außerdem ein Verfahren zur Aufnahme von Filmsequenzen mit dem erfindungsgemäßen Kamerasystem. Bei dem Verfahren wird ein von der Kamera separates Bedienteil um eine erste Bedienachse gedreht, um die Kamera um eine erste Kameraachse zu drehen, und das Bedienteil wird um eine zu der ersten Bedienachse senkrechte zweite Bedienachse gedreht, um die Kamera um eine zu der ersten Kameraachse senkrechte zweite Bedienachse zu drehen. Dabei bildet der Drehwinkel des Bedienteils ein Maß für den Drehwinkel der Kamera. Das Verfahren kann mit weiteren Merkmalen fortgebildet werden, die im Zusammenhang des erfindungsgemäßen Systems beschrieben sind.
-
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen anhand vorteilhafter Ausführungsformen beispielhaft beschrieben. Es zeigen:
-
1: eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kamerasystems;
-
2: einen Teil einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kamerasystems;
-
3: einen Teil eines erfindungsgemäßen Kamerasystems in Blockdarstellung;
-
4: eine erfindungsgemäße Kennlinie, welche einen Drehwinkel mit einer Vergrößerungsfunktion verknüpft.
-
Ein erfindungsgemäßes Kamerasystem umfasst eine Kamera 14, welche an einem Hubschrauber 13 aufgehängt ist. Die Position des Hubschraubers 13 wird über eine in 1 nicht gezeigte Fernsteuerung gesteuert. Die Fernsteuerung überträgt Steuersignale an einen Aktor, welcher in der vorliegenden Ausführungsform als Rotor 33 und Heckrotor 34 ausgestaltet ist. Der Hubschrauber 13 kann auf diese Weise zusammen mit der daran aufgehängten Kamera 14 an beliebige Positionen gebracht werden.
-
Während der Aufnahme einer Filmsequenz ist es oftmals erwünscht, die Ausrichtung der Kamera 14 relativ zum Hubschrauber 13 zu verändern. Dies geschieht mit Hilfe von Aktoren, welche in der 1 als Stellmotoren 15 ausgestaltet sind. Mit den Stellmotoren 15 kann die Kamera 14 um eine Schwenkachse 30, eine Nickachse 31 und eine Rollachse 32 gedreht werden. Die Schwenkachse 30, die Nickachse 31 sowie die Rollachse 32 stehen senkrecht aufeinander. Die Kamera 14 kann somit beliebig ausgerichtet werden, um beispielsweise ein Objekt 12 in der Bildmitte der aufgenommenen Filmsequenz zu erfassen. Weiterhin kann beispielsweise bei einer Bewegung des Hubschraubers 13 die Ausrichtung der Kamera so verändert werden, dass das Objekt 12 während der Bewegung in der Bildmitte gehalten wird.
-
Zur ferngesteuerten Ausrichtung der Kamera 14 weist das erfindungsgemäße Kamerasystem ein Bedienteil 23 auf. Das Bedienteil 23 ist mit einem Bildschirm 18 verbunden. Eine Bildempfangseinheit 17 empfängt die von einer Bildsendeeinheit 16 gesendeten Bilddaten der Kamera 14, so dass das Bild 12’ des Objektes 12 auf dem Bildschirm 18 angezeigt wird.
-
Das Bedienteil 23 ist über ein Gelenk 25 schwenkbar auf einem Stativ 24 gelagert. Das Gelenk 25 erlaubt eine Drehung des Bedienteils 23 um eine Schwenkachse 20 sowie um eine Nickachse 21. Die Schwenkachse 20 ist im Wesentlichen senkrecht zum Erdboden ausgerichtet, die Nickachse 21 ist im Wesentlichen parallel zum Erdboden angeordnet. Am Gelenk 25 befindet sich ein Sensor 19, welcher den Drehwinkel des Bedienteils 23 um die Schwenkachse 20 und die Nickachse 21 misst. Über den Schwenkhebel 26 kann der Bildschirm 18 auf einfache Art und Weise um das Gelenk 25 herum gedreht werden.
-
Das Bedienteil 23 weist außerdem ein als Knopf 29 ausgestaltetes Bedienelement 29 auf, welches um eine Bedienachse 22 gedreht werden kann. Die Bedienachse 22 steht senkrecht auf der Hochachse 20 sowie auf der Querachse 21.
-
Bei einer Drehung des Bedienteils 23 um die Schwenkachse 20 und/oder um die Nickachse 21 werden die vom Sensor gemessenen Drehwinkel-Messwerte über die Datenverbindung 40 zum Eingang 28 der Steuereinheit 27 geleitet. Zudem wird auch eine Drehung des Bedienelements 29 um die Rollachse 22 in einen Drehmesswert umgewandelt, welcher über die Datenverbindung 40 an den Eingang 28 der Steuereinheit 27 geleitet wird. Die Steuereinheit wandelt die Drehwinkel-Messwerte des Sensors 19 sowie den Drehmesswert des Bedienelements 29 in Steuerbefehle für die Aktoren 15 um. Dabei sind die Steuerbefehle so ausgestaltet, dass eine Drehbewegung des Bedienteils um die Schwenkachse 20 (Nickachse 21) in eine entsprechende Drehbewegung der Kamera 14 um die Schwenkachse 30 (Nickachse 31) umgesetzt wird. Zudem wird eine Drehung des Bedienelements 29 von der Steuereinheit 27 in eine Drehung der Kamera um die Rollachse 32 umgesetzt. Die Steuerbefehle werden über eine nicht gezeigte Funkverbindung übertragen.
-
Auf diese Weise werden die Drehbewegungen des Bedienteils 23 sowie die Drehung des Bedienelements 29 ohne merkliche Verzögerung in entsprechende Drehbewegungen der Kamera 14 umgesetzt. Da zur gleichen Zeit die erfassten Bilddaten der Kamera 14 ohne merkliche Verzögerung auf dem Bildschirm 18 angezeigt werden, kann ein Kameramann das aufgenommene Bild auf dem Bildschirm unmittelbar verfolgen. Er kann also unmittelbar überprüfen, ob sich das Bild 12’ des Objekts 12 an der gewünschten Stelle des Bildausschnitts befindet und gegebenenfalls durch weitere Drehung des Bedienteils 23 nachsteuern.
-
2 zeigt ein Kameramodul einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kamerasystems. Das Kameramodul dieser Ausführungsform umfasst anstelle eines Fluggerätes ein stabförmiges Trägerteil 43. Das Trägerteil 43 wird von einem Operator 44 getragen. Am Trägerteil 43 ist eine Kamera 14 aufgehängt, welche mit den Stellmotoren 45, 46, 47 relativ zum Trägerteil 43 bewegt werden kann. Dabei bewirkt der Stellmotor 45 eine Drehung der Kamera 14 um die Schwenkachse 30, der Stellmotor 46 eine Drehung der Kamera 14 um eine Nickachse 31 und der Stellmotor 47 eine Drehung der Kamera 14 um die Rollachse 32. Über die Bildsendeeinheit 16 werden die von der Kamera 14 erfassten Bilddaten gesendet.
-
Um unbeabsichtigte Bewegungen der Kamera bei der Bewegung des Trägerteils 43 auszugleichen, ist das Kameramodul dieser Ausführungsform mit einer automatischen Ausgleichssteuerung 48 ausgestattet. Die automatische Ausgleichssteuerung 48 umfasst einen Sensor für Lageänderungen der Kamera 14. Die Lageänderungen werden in der Ausgleichssteuerung 48 ausgewertet und es werden Steuerbefehle an die Stellmotoren 45, 46, 47 gesendet, die der Lageänderung der Rahmenstruktur 49 entgegengesetzt sind. Die Kamera 14 wird dadurch trotz der Lageänderungen der Rahmenstruktur 49 in einer im Wesentlichen festen Position gehalten. Der Bildausschnitt bleibt unverändert und in der aufgenommenen Filmsequenz erscheint trotz der Bewegungen der Rahmenstruktur 49 ein ruhiges Bild. Eine Batterie 50 versorgt die Stellmotoren 45, 46, 47 und die Ausgleichssteuerung 48 mit elektrischer Energie.
-
Das Bedienmodul 2 ist als Tablet-Computer ausgebildet. Der Tablet-Computer, der von dem Kameramann bedient wird, hat Sensoren für Drehbewegungen um die horizontale Achse des Bildschirms, um die vertikale Achse des Bildschirms sowie um eine auf dem Bildschirm senkrecht angeordnete Achse. Eine Drehbewegung um die vertikale Achse wird in eine Schwenkbewegung der Kamera 14, eine Drehbewegung um die horizontale Achse in eine Nickbewegung der Kamera 14 und eine Drehbewegung um die senkrechte Achse in eine Rollbewegung der Kamera 14 umgesetzt. Weitere Kamerafunktionen können über Buttons auf dem als Touchscreen ausgebildeten Bildschirm angesteuert werden.
-
3 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kamerasystems in Blockdarstellung. In der 3 wird die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Kamerasystems verdeutlicht, wobei einige Elemente zur Vereinfachung der Darstellung nicht in 3 gezeigt sind. In 3 ist zudem die Aufteilung des Kamerasystems in ein Kameramodul 1, ein Bedienmodul 2 und ein Steuermodul 3 gezeigt.
-
Bei einer Drehung des Bedienteils 23 werden vom Sensor 19 Drehwinkel-Messwerte erfasst und an den Eingang 28 der Steuereinheit 27 weitergeleitet. Außerdem wird eine Drehung des Bedienelements 29 relativ zum Bedienteil 23 erfasst und an den Eingang 28 der Steuereinheit 27 geleitet. Die Steuereinheit 27 wandelt die Drehwinkel-Messwerte und die Drehung des Bedienelements 29 in Steuergrößen um. Über den Steuerbefehlausgang 50 werden die Steuergrößen an eine Ausgleichssteuerung 48 übertragen, die einen Speicher 39 umfasst, in dem Sollwerte für die Position/Ausrichtung der Kamera 14 gespeichert sind. Von der Ausgleichssteuerung 48 werden die Aktoren 45, 46, 47 angesteuert, wenn die Kamera-Ist-Position von der Kamera-Soll-Position abweicht. Ein Steuerbefehl von der Steuereinheit 27 hat zur Folge, dass im Speicher 39 ein neuer Wert für die Kamera-Soll-Position abgelegt wird. Die Übertragung der Steuerbefehle von der Steuereinheit 27 an die Ausgleichssteuerung findet über eine Funkverbindung statt.
-
Wenn die Aktoren 45, 46, 47 angesteuert werden, bewirkt dies eine Bewegung der Kamera 14 relativ zum Fluggerät 13. Die von der Kamera 14 erfassten Bilddaten werden von der Bildsendeeinheit 16 über eine Funkverbindung an die Bildempfangseinheit 17 gesendet. Von der Bildempfangseinheit 17 gelangen die Bilddaten zum Bildschirm 18, auf welchem sie angezeigt werden.
-
Das Bedienteil 23 weist weitere Bedienelemente 51, 52, 53 auf, über welche die Zoomfunktion 54, die Fokus- / Bildschärfefunktion 55 sowie die Ein- / Ausschaltfunktion 56 der Kamera 14 bedient werden können. Die Signalübertragung zwischen den Bedienelementen 51, 52, 53 und den weiteren Kamerafunktionen 54, 55, 56 findet über eine Funkverbindung statt.
-
An der Kamera 14 ist ein Sensor 61 angeordnet, welcher die Ausrichtung der Kamera misst. Die Messwerte werden an die Ausgleichssteuerung 48 weitergeleitet, welche die Kamera-Ist-Position mit der in dem Speicher 39 abgelegten Kamera-Soll-Position vergleicht. Bei Abweichungen zwischen der Ist-Position und der Soll-Position steuert die Ausgleichssteuerung 48 die Aktoren 45, 46, 47 an, so dass die Aktoren 45, 46, 47 eine Angleichung der Kamera-Ist-Position an die Kamera-Soll-Position bewirken.
-
Die Steuereinheit 27 umfasst außerdem einen Signaleingang 57, über welchen dem Steuerbefehl ein Zusatzsignal überlagert werden kann. An den Signaleingang 57 ist ein Signalgenerator 58 angeschlossen, welcher Zusatzsignale erzeugt. Beispielsweise kann der Signalgenerator 58 ein Zusatzsignal erzeugen, welches die Aktoren 45, 46, 47 dazu veranlasst, eine „Wackelbewegung“ auf die Kamera 14 zu übertragen.
-
Die räumliche Position des Fluggerätes 13 kann über einen Rotor 33 verändert werden. Über eine Positionsfernsteuerung 59 können Steuerbefehle über eine Funkverbindung an den Rotor 33 gesendet werden. Außerdem kann der Signalgenerator 58 ein Positionssignal über den Eingang 57 an die Steuereinheit 27 übertragen. Das Positionssignal wird von der Steuereinheit in einen Steuerbefehl umgewandelt und über den Ausgang 61 und eine Funkverbindung an den Rotor 33 übertragen. Das Fluggerät 13 führt dann eine vom Signalgenerator 58 vorgegebene Bewegung aus.
-
Am Fluggerät 13 ist außerdem ein Sensor 60 angeordnet, welcher die Position und die Ausrichtung des Fluggeräts 13 misst. Die Messwerte werden einer Positionsausgleichssteuerung 62 zugeführt, welche eine Fluggerät-Ist-Position mit einer Fluggerät-Soll-Position vergleicht. Bei einer Abweichung steuert die Ausgleichssteuerung 62 den Rotor 33 an, um die Ist-Position des Fluggerätes 13 an die Soll-Position des Fluggerätes 13 anzugleichen.
-
4 zeigt eine Kennlinie 63, über welche der Drehwinkel φ des Bedienelements um eine Schwenkachse mit der Vergrößerungseinstellung der Kamera verknüpft ist. Im Falle einer Änderung des Drehwinkels φ wird die Vergrößerungseinstellung der Kamera automatisch gemäß der Kennlinie verändert. Die Kennlinie 63 in 4 wurde mit Hilfe einer Teach-In-Funktion ermittelt. Es sind vier Punkte mit Hilfe von Kreuzen markiert. Diese Punkte entsprechen solchen Punkten, welche mit der Teach-In-Funktion festgelegt wurden. Dazu wurde zunächst der Drehwinkel φ = –180° und eine Vergrößerung von 8x eingestellt und daraufhin ein Teach-In-Knopf betätigt. Zur Festlegung des zweiten Punktes wurde eine Vergrößerung von 4x sowie ein Drehwinkel von φ = –90° eingestellt und erneut der Teach-In-Knopf betätigt. Bei den anderen drei Punkten wurde dieser Vorgang in analoger Weise wiederholt. Zwischen den festgelegten Punkten resultiert die Kennlinie 63 aus einer linearen Interpolation.
