DE19856619A1 - Digital camera - Google Patents

Digital camera

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

The invention relates to a digital camera comprising a lens system housed in a casing and a digital receiver having receiver elements arranged in the shape of a matrix. The image captured by the lens system is represented on the receiver and the receiver elements emit image signals in accordance with the corresponding captured image point. The camera also comprises an image processing unit which processes image signals and generates image recording signals which are memorized on a recording medium. The receiver is mounted such that it is able to rotate about an axis which is perpendicular to the image plane. The invention also provides for means which when the casing is inclined in relation to the horizontal change the position of the receiver in the image plane in such a way that the image recorded remains parallel to the horizontal. Alternatively, a rotating or pivoting mirror or prism system is provided for in the optical path as well as means which when the casing is inclined in relation to the horizontal in planes parallel to the image plane change the position of said mirror or prism system in such a way as to ensure that the image recorded remains parallel to the horizontal.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kamera nach der Gattung des Hauptanspruchs.The invention relates to a camera of the type of the main claim.

Digitale Kameras weisen üblicherweise einen CCD-Emp­ fänger auf, der aus einer Vielzahl von matrixför­ mig angeordneten Empfängerelementen besteht, wobei ein über eine Objektivanordnung erfaßtes Bild auf dem CCD-Empfänger abgebildet wird. Dabei liefert jedes Empfängerelement ein Bildsignal, das die Intensität der erfaßten Strahlung widergibt. Die Bildsignale werden einer Bildverarbeitungseinheit zugeführt, die Bildsignale entsprechend unterschiedlichen Parametern verarbeitet und korrigiert. Die von der Bildverar­ beitungseinheit ausgegebenen Signale werden dann auf ein Aufzeichnungsmedium, das bei einer Videokamera vorzugsweise ein Magnetband ist, aber auch eine Platte sein kann, gespeichert. Alle Einheiten sind in einem Gehäuse aufgenommen und der Benutzer richtet das Gehäuse bzw. die in dem Gehäuse aufgenommene Ob­ jektivanordnung auf die aufzunehmende Szene. Dabei kann der Benutzer das Gehäuse bzw. die Kamera schwenken, wobei er versuchen wird, diese in der richtigen Stellung zu halten. Es hat sich jedoch gezeigt, daß es bei Schwenks äußerst schwierig ist, die Kamera horizontal zu halten, damit beispielsweise Horizonte nicht schief abgebildet werden. In Fig. 1 ist beispielsweise ein von einer Kamera aufgenommenes Bild unter Fig. 1a dargestellt, bei dem die Kamera horizontal gehalten wird, d. h. 0° seitliche Neigung vorhanden ist. Fig. 1b zeigt dahingegen ein auf­ genommenes Bild, das 3° seitliche Neigung aufweist, die an dem schrägen Horizont zu erkennen ist. Eine solche Neigung ist typischer Weise ungewollt, sie ist aber vom üblichen Benutzer einer digitalen Videokamera nicht zu vermeiden.Digital cameras usually have a CCD receiver, which consists of a plurality of matrix-shaped receiver elements, an image captured via a lens arrangement being imaged on the CCD receiver. Each receiver element provides an image signal that reflects the intensity of the radiation detected. The image signals are fed to an image processing unit, which processes and corrects image signals according to different parameters. The signals output by the image processing unit are then stored on a recording medium, which is preferably a magnetic tape in a video camera, but can also be a disk. All units are accommodated in a housing and the user points the housing or the lens arrangement accommodated in the housing to the scene to be recorded. The user can swivel the housing or the camera, trying to hold it in the correct position. However, it has been shown that it is extremely difficult to hold the camera horizontally when panning, so that, for example, horizons are not depicted crookedly. In Fig. 1, for example, an image captured by a camera under Fig. 1a, in which the camera is held horizontally, ie 0 ° lateral tilt is present. FIG. 1b, however, an having on image taken, the 3 ° lateral inclination, which can be recognized by the oblique horizon. Such an inclination is typically undesired, but it cannot be avoided by the normal user of a digital video camera.

Grundsätzlich sind Stative mit Selbstnivellierung bekannt, jedoch sind diese für die angegebene Problematik äußerst kompliziert und aufwendig, so daß ein durchschnittlicher Benutzer einer Videokamera diese nicht verwendet.Basically, tripods are self-leveling known, but these are for the specified Problem extremely complicated and expensive, so that an average video camera user this is not used.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine digitale Kamera zu schaffen, mit der ungewollte Neigungen in der Bildebene, insbesondere bei Schwenks, vermieden werden.The invention is therefore based on the object to create digital camera with the unwanted Inclinations in the image plane, especially at Panning, avoided.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kenn­ zeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs und des nebengeordneten Anspruchs in Verbindung mit den jeweiligen Oberbegriffen gelöst. This object is achieved by the kenn features of the main claim and sibling claim in connection with the respective generic terms solved.  

Dadurch daß entsprechend der Erfindung der CCD-Empfänger in der Bildebene, d. h. um eine Achse senkrecht zur Bildebene drehbar gelagert ist und daß Mittel zum Nachführen des Empfängers, abhängig von der Flächenneigung, vorgesehen sind, werden un­ gewollte seitliche Neigungen des aufgenommenen Bildes vermieden, die sich beispielsweise in einem schrägen Horizont niederschlagen würden.Characterized in that according to the invention of CCD receiver in the image plane, i. H. around an axis is rotatably mounted perpendicular to the image plane and that Means for tracking the recipient, depending on the slope, are provided, un desired lateral inclinations of the picture taken avoided, for example, in an oblique Would knock down the horizon.

In entsprechender Weise werden seitliche Neigungen ausgeschaltet, wenn entsprechend dem nebengeordneten Anspruch ein Neigungssensor die seitliche Neigung zur Horizontalen erfaßt und die Bildverarbeitungseinheit das erfaßte Bild entsprechend korrigiert.In a corresponding way, lateral inclinations turned off when according to the sibling Claim an inclination sensor the lateral inclination to Horizontal captured and the image processing unit the captured image is corrected accordingly.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeich­ nung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Embodiments of the invention are in the drawing and are shown in the following Description explained in more detail.

Es zeigen Fig. 1a und 1b jeweils ein von einer Kamera, vorzugsweise einer digitalen Videokamera, aufgenommenes Bild, wobei in Fig. 1a keine seitliche Neigung des Gehäuses bzw. des Empfängers vorhanden ist, während Fig. 1b eine seitliche Neigung in Bezug auf die Horizontale von 3° aufweist, Fig. 2 einen schematischen Aufbau einer Videokamera entsprechend der Erfindung und Fig. 3 eine Aufsicht auf einen Empfänger im horizontalen und geneigten Zustand entsprechend einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.In the drawings Fig. 1a and 1b, each one of a camera, preferably a digital video camera, captured image, wherein in Fig. 1a without lateral inclination of the housing or of the receiver is available, and FIG. 1b a lateral inclination with respect to the horizontal 3 °, FIG. 2 shows a schematic structure of a video camera according to the invention and FIG. 3 shows a top view of a receiver in the horizontal and inclined state according to an embodiment of the invention.

In Fig. 2 ist in schematischer Weise eine digitale Videokamera dargestellt, die eine Objektivanordnung 1, einen aus einer Vielzahl von Empfängerelementen, die in einer Matrix angeordnet sind, bestehenden CCD-Empfänger 2, eine Bildverarbeitungseinheit 3 und ein Aufzeichnungsmedium 4 aufweist, wobei alle Teile in einem Gehäuse 5 untergebracht sind.In FIG. 2 schematically illustrates a digital video camera is shown, comprising a lens assembly 1, one of a plurality of receiver elements which are arranged in a matrix existing CCD receiver 2, an image processing unit 3 and a recording medium 4, where all parts are housed in a housing 5 .

Entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel in der Erfindung ist der CCD-Empfänger 2 in der Bildebene, d. h. senkrecht zur Papierebene entsprechend Fig. 2, d. h. um eine Achse, die senkrecht zur Bildebene liegt, vorzugsweise der optischen Achse 11, drehbar bzw. schwenkbar gelagert. Dies ist auch in Fig. 3 angedeutet, in der der CCD-Empfänger 2 einmal in horizontaler Lage (durchgezogene Linien) und einmal in geneigter Lage (gestrichelte Linien) dargestellt ist, wobei die Pfeile 6 die Drehrichtung des CCD-Empfängers 2 angeben. Entsprechend der Erfindung ist der CCD-Empfänger 2 unter dem Schwerpunkt mit einem Gewicht 7 versehen, das den CCD-Empfänger unter Berücksichtigung der Schwerkraft in die horizontale Lage zwingt. Wenn daher bei einem Schwenk mit der Kamera unbeabsichtigt das Gehäuse in Bezug auf die Bildebene seitlich geneigt gehalten wird, wird der CCD-Empfänger, der üblicherweise dann auch schräg liegt, entsprechend Fig. 3, wie durch den Pfeil 8 angedeutet, in die durch die durchgezogenen Linien angedeutete gewünschte rage gebracht bzw. er wird aufgrund des Gewichts 7 in der Lage gehalten. Eine drehbare Lagerung, die bei dem CCD-Empfänger 2 an­ gewandt werden kann, ist üblicher Stand der Technik und braucht hier nicht näher erläutert zu werden.According to a first exemplary embodiment in the invention, the CCD receiver 2 is rotatably or pivotably mounted in the image plane, ie perpendicular to the paper plane according to FIG. 2, ie about an axis which is perpendicular to the image plane, preferably the optical axis 11 . This is also indicated in FIG. 3, in which the CCD receiver 2 is shown once in a horizontal position (solid lines) and once in an inclined position (dashed lines), the arrows 6 indicating the direction of rotation of the CCD receiver 2 . According to the invention, the CCD receiver 2 is provided under the center of gravity with a weight 7 which forces the CCD receiver into the horizontal position taking gravity into account. Therefore, if the housing is inadvertently tilted laterally with respect to the image plane when the camera is swiveled, the CCD receiver, which is then usually also at an angle, is shown in FIG. 3, as indicated by arrow 8 , into which the solid lines indicated desired rage brought or he is held in position due to the weight 7 . A rotatable mounting, which can be applied to the CCD receiver 2 , is the usual state of the art and need not be explained in more detail here.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel, das auch in Fig. 2 angedeutet ist, weist der CCD-Empfänger 2 gleichfalls eine drehbare Lagerung auf, wobei jedoch ein Antrieb 9 vorgesehen ist, der den CCD-Empfänger gezielt in eine vorbestimmte Winkellage bringen kann. Ein Neigungssensor 10 erfaßt die Neigung des Gehäuses 5 bzw. des CCD-Empfängers 2 und liefert an die Antriebs- und Schwenkvorrichtung 9 ein entsprechendes Signal über den seitlichen Neigungswinkel und die Antriebs- und Schwenkvorrichtung verstellt den CCD-Chip bzw. -Empfänger 2 entsprechend dem Neigungswinkel.In a further exemplary embodiment, which is also indicated in FIG. 2, the CCD receiver 2 likewise has a rotatable mounting, but a drive 9 is provided which can bring the CCD receiver specifically into a predetermined angular position. An inclination sensor 10 detects the inclination of the housing 5 or the CCD receiver 2 and delivers a corresponding signal to the drive and swivel device 9 via the lateral inclination angle and the drive and swivel device adjusts the CCD chip or receiver 2 accordingly Angle of inclination.

In einem weiteren, nicht dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiel kann ein inneres Gehäuse und ein äußeres Gehäuse vorgesehen sein, wobei der CCD-Empfänger und weitere Elemente in dem inneren Gehäuse fest aufgenommen sind und das innere Gehäuse drehbar zum äußeren Gehäuse gelagert ist und in entsprechender Weise, wie oben beschrieben, durch das Gewicht oder den Antrieb mit Schwenkvorrichtung ab­ hängig vom Neigungssensorsignal in die gewünschte rage gebracht wird, damit der CCD-Empfänger ein Bild entsprechend Fig. 1a aufnimmt.In a further exemplary embodiment, not shown, an inner housing and an outer housing can be provided, the CCD receiver and further elements being fixedly accommodated in the inner housing and the inner housing being rotatably mounted to the outer housing and in a corresponding manner, such as Described above, by the weight or the drive with swivel device depending on the inclination sensor signal is brought into the desired position so that the CCD receiver takes a picture corresponding to FIG. 1a.

In einem weiteren, nicht dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiel ist das gesamte Gehäuse drehbar auf einem Handgriff gelagert, wobei an dem Gehäuse wieder ein Gegengewicht angeordnet ist bzw. ein Neigungssen­ sor vorgesehen ist, der, wie oben beschrieben, den Antrieb steuert.In a further embodiment, not shown Example, the entire housing is rotatable stored in a handle, again on the housing a counterweight is arranged or a tilt sensor sor is provided which, as described above, the Drive controls.

In einem dritten Ausführungsbeispiel wird die Korrek­ tur der ungewünschten seitlichen Neigung des Bildes entsprechend Fig. 1b durch die Bildverarbeitungsein­ heit 3 vorgenommen, wobei sie eine Information über den Neigungswinkel von dem Neigungssensor 10 empfängt, wie durch die gestrichelte Linie in Fig. 2 angedeutet ist. Abhängig von dieser Neigungsinfor­ mation wird die Bildinformation der Pixel bzw. Bildpunkte derart bearbeitet, daß sich ein "gerades" Bild entsprechend Fig. 1a ergibt. Ein solches kor­ rigiertes Bild wird dann über das Aufzeichnungsmedium 4 aufgezeichnet.In a third exemplary embodiment, the correction of the undesired lateral inclination of the image in accordance with FIG. 1b is carried out by the image processing unit 3 , receiving information about the angle of inclination from the inclination sensor 10 , as indicated by the dashed line in FIG. 2. Depending on this inclination information, the image information of the pixels or image points is processed in such a way that a "straight" image as shown in FIG. 1a results. Such a corrected image is then recorded on the recording medium 4 .

Falls gewünscht ist und falls ein Schwenk bzw. eine Neigung zur Horizontalen bei der Aufnahme der Bilder beabsichtigt ist, kann in dem ersten Ausfüh­ rungsbeispiel das Gewicht 7 fixiert werden und in gleicher Weise kann die Antriebs- und Schwenkvorrich­ tung 9 außer Funktion gesetzt werden. Bei dem dritten Ausführungsbeispiel kann eine Eingabe vorgesehen sein, die Information an die Bildverarbeitungseinheit 3 liefert, daß keine Korrektur vorgenommen werden soll.If desired and if a swivel or an inclination to the horizontal is intended when taking the pictures, the weight 7 can be fixed in the first embodiment, and in the same way the drive and swivel device 9 can be deactivated. In the third exemplary embodiment, an input can be provided which supplies the image processing unit 3 with information that no correction is to be made.

In den Ausführungsbeispielen wurde eine digitale Videokamera beschrieben, selbstverständlich kann auch eine digitale Fotokamera die Erfindung verwenden.In the exemplary embodiments, a digital Video camera described, of course can also a digital photo camera use the invention.

Claims (9)

1. Digitale Kamera mit in einem ersten Gehäuse auf­ genommener Objektivanordnung, einem CCD-Emp­ fänger mit matrixförmig angeordneten Empfängerelementen, wobei das von der Objek­ tivanordnung erfaßte Bild auf dem CCD-Empfänger abgebildet wird und die Empfängerelemente entsprechend dem jeweils erfaßten Bildpunkt Bildsignale liefern, mit einer Bildverarbei­ tungseinheit, die Bildsignale verarbeitet und Bildaufzeichnungssignale erzeugt, die auf einem Aufzeichnungsmedium gespeichert werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger (2) um eine Achse, die senkrecht die Bildebene durchstößt, drehbar gelagert ist und daß Mittel (7, 9, 10) vorgesehen sind, die Lage des Empfängers bei Neigung des Gehäuses (5) in Bezug auf die Horizontale in der Bildebene derart nachführen, daß die Parallelität zur Horizontalen in dem aufgezeichneten Bild gewahrt ist.1. Digital camera with in a first housing on the lens assembly, a CCD receiver with matrix-shaped receiver elements, the image captured by the lens arrangement is imaged on the CCD receiver and the receiver elements deliver image signals corresponding to the respectively detected pixel an image processing unit which processes image signals and generates image recording signals which are stored on a recording medium, characterized in that the receiver ( 2 ) is rotatably mounted about an axis which perpendicularly penetrates the image plane, and in that means ( 7 , 9 , 10 ) are provided to track the position of the receiver when the housing ( 5 ) is inclined with respect to the horizontal in the image plane in such a way that the parallelism to the horizontal is maintained in the recorded image. 2. Kamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Nachführen als Gewicht (7) ausgebildet sind, das an dem Empfänger befestigt ist.2. Camera according to claim 1, characterized in that the means for tracking are designed as a weight ( 7 ) which is attached to the receiver. 3. Kamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Nachführen als von einem Antrieb (9) gesteuerte Schwenkvorrichtung zum Drehen des Empfängers (2) und als Neigungssensor (10) ausgebildet sind, wobei der Neigungssenor (10) den Winkel zur Horizontalen erfaßt und der Antrieb die Schwenkvorrichtung derart steuert, daß der Empfänger (2) entsprechend der Horizon­ talen ausgerichtet wird.3. Camera according to claim 1, characterized in that the means for tracking are designed as a drive device ( 9 ) controlled swivel device for rotating the receiver ( 2 ) and as a tilt sensor ( 10 ), the tilt sensor ( 10 ) being the angle to the horizontal detected and the drive controls the swivel device such that the receiver ( 2 ) is aligned according to the horizontal. 4. Kamera nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Nachführen abschaltbar oder feststellbar sind.4. Camera according to one of claims 1 to 3, characterized characterized that the means for tracking can be switched off or locked. 5. Digitale Kamera mit in einem Gehäuse aufgenom­ mener Objektivanordnung, einem CCD-Empfänger mit matrixförmig angeordneten Empfängerelementen, wobei das von der Objektivanordnung erfaßte Bild auf dem CCD-Empfänger abgebildet wird und die Empfängerelemente entsprechend dem jeweils er­ faßten Bildpunkt Bildsignale liefern, mit einer Bildverarbeitungseinheit, die Bildsignale verar­ beitet und Bildaufzeichnungssignale erzeugt, die auf einem Aufzeichnungsmedium gespeichert wer­ den, dadurch gekennzeichnet, daß ein Neigungssensor (10) vorgesehen ist, der die Neigung der Kamera bzw. des Gehäuses (5) in der Bildebene in Bezug auf die Horizontale erfaßt und daß die Bildverarbeitungseinheit (3), die den einzelnen Bildpunkten zugeordneten Bildsig­ nale entsprechend dem erfaßten Winkel zur Horizontalen korrigiert.5. Digital camera with a lens arrangement in a housing, a CCD receiver with matrix-shaped receiver elements, the image captured by the lens arrangement being imaged on the CCD receiver and the receiver elements delivering image signals in accordance with the image point captured, with an image processing unit , which processes image signals and generates image recording signals which are stored on a recording medium, characterized in that an inclination sensor ( 10 ) is provided which detects the inclination of the camera or the housing ( 5 ) in the image plane with respect to the horizontal and that the image processing unit ( 3 ) corrects the image signals assigned to the individual pixels in accordance with the detected angle to the horizontal. 6. Kamera nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Neigungswinkel abhängige Korrektur abschaltbar ist. 6. Camera according to claim 5, characterized in that the correction depending on the angle of inclination can be switched off.   7. Kamera nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites Gehäuse vor­ gesehen ist, das in dem ersten Gehäuse an­ geordnet ist und den CCD-Empfänger und weitere Teile aufnimmt, wobei das zweite Gehäuse drehbar gelagert ist und die Mittel zum Nachführen auf das zweite Gehäuse wirken.7. Camera according to one of claims 1 to 4, characterized characterized in that a second housing seen that in the first housing is ordered and the CCD receiver and others Receives parts, the second housing rotatable is stored and the means for tracking the second housing act. 8. Kamera nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Gehäuse drehbar an einem Handgriff gelagert ist und die Mittel zum Nachführen auf das erste Gehäuse wirken.8. Camera according to one of claims 1 to 4, characterized characterized in that the first housing is rotatable a handle is stored and the means for Track the first housing. 9. Kamera nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder Anspruch 7, Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger, das erste Gehäuse oder das zweite Gehäuse um die optische Achse drehbar gelagert sind.9. Camera according to one of claims 1 to 4 or Claim 7, claim 8, characterized in that the receiver, the first housing or that second housing rotatable around the optical axis are stored.
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