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Die Erfindung betrifft eine Kameraeinheit, insbesondere zur Abbildung von bewegten Objekten, die innerhalb einer Beobachtungsdauer, in der wenigstens eine Bildaufnahme von dem Objekt ausgelöst werden soll, das Kamerasichtfeld der Kamera verlassen.
Es gibt zahlreiche Anwendungen für eine solche Kameraeinheit, wie z.B. Tierfotografie oder Sportfotografie. Bei manuell bedienbaren Kameras besteht das Problem, dass ein Fotograf, der die Kamera auf das Objekt ausrichtet nicht in der Lage ist, sich bewegende Objekte mit der Kamera bei hohen Vergrößerungen über längere Zeiträume zu erfassen. Um das Erfassen solcher Objekte zu vereinfachen gibt es verschiedene Ansätze. Die einfachste Lösung stellt ein Verkleinern der Vergrößerung und damit eine Vergrößerung des Kamerasichtfelds dar. Nachteilig ist hier die Verringerung der Auflösung des abgebildeten Objekts in der Bildaufnahme und unter Umständen ein erhöhter Einfall von störendem Streulicht in die Kamera.
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Eine herkömmliche Kamera mit einem Zoomobjektiv ist in der
DE 40 20 848 A1 offenbart. Sie verfügt über einen Schalter zum Umschalten einer Brennweite zwischen einem Tele- oder einem Weitwinkelmodus. Außerdem ist eine Steuereinrichtung zur Überwachung der Brennweite des Zoomobjektivs vorhanden. Durch ein Umschalten wird der Öffnungswinkel der Kamera verändert und somit auch das Kamerasichtfeld.
Um ein Objekt, das das Kamerasichtfeld im Telemodus verlässt wieder zu finden, muss jedes Mal manuell zwischen Tele- und Weitwinkelmodus umgeschaltet werden.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kameraeinheit zu schaffen, mit der ein Fotograf ohne ein Anpassen oder Umschalten der Brennweite der Kamera in der Lage ist, sich bewegende Objekte bei hohen Vergrößerungen über längere Zeiträume zu erfassen.
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Die Aufgabe wird für eine Kameraeinheit mit einer Kamera mit einem Zoom-Objektiv und einem Kameramatrixempfänger sowie einem Weitwinkelsensor mit einem Sensormatrixempfänger gelöst. Dabei ist der maximale Öffnungswinkel des Zoom-Objektivs kleiner oder gleich dem Öffnungswinkel des Weitwinkelsensors, wobei der maximale Öffnungswinkel des Zoom-Objektivs ein Kamerasichtfeld begrenzt und der Öffnungswinkel des Weitwinkelsensors ein Sensorsichtfeld begrenzt. Des Weiteren enthält die Kameraeinheit eine Auswerte- und Steuereinheit, die mit der Kamera verbunden ist, sowie eine Ein- und Ausgabeeinheit, die mit der Auswerte- und Steuereinheit verbunden ist.
Das Kamerasichtfeld liegt innerhalb des Sensorsichtfelds es ist entweder eine mit der Auswerte- und Steuereinheit verbundene, im Kamerasichtfeld sichtbare Richtungsanzeige oder eine mit der Auswerte- und Steuereinheit verbundene Stelleinrichtung zur Verschiebung des Kamerasichtfelds innerhalb des Sensorsichtfelds vorhanden..
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Bei einer ersten vorteilhaften Ausführung der Kameraeinheit sind eine Richtungsanzeige und genau ein Weitwinkelsensor vorhanden und die Kamera und der Weitwinkelsensor nehmen eine feste Relativlage zueinander ein.
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Vorteilhaft ist diese Relativlage eine koaxiale Anordnung von Weitwinkelsensor und Kamera zueinander.
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Ebenso vorteilhaft ist eine mit der Auswerte- und Steuereinheit verbundene, im Kamerasichtfeld sichtbare Auswahlanzeige zur Markierung von Objekten vorhanden.
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Bei einer zweiten bevorzugten Ausführung der Kameraeinheit ist eine Stelleinrichtung vorhanden, die als Kipp- und/ oder Drehmechanismus ausgeführt ist.
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Vorteilhafterweise sind mehrere Weitwinkelsensoren vorhanden, deren Sensorsichtfelder den gesamten Raumwinkel um die Kameraeinheit abdecken.
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Ebenso vorteilhaft ist ein Stativ vorhanden, auf dem die Kameraeinheit montiert ist.
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Die Erfindung soll im Folgenden an Ausführungsbeispielen anhand von Zeichnungen näher beschrieben werden. Dabei zeigen:
- 1 Eine schematische Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der Kameraeinheit,
- 2a eine schematische Ansicht des Sensorsichtfelds und des Kamerasichtfelds mit einem Objekt, das sich innerhalb des Kamerasichtfelds befindet,
- 2b eine schematische Ansicht des Sensorsichtfelds und des Kamerasichtfelds mit einem Objekt, das sich außerhalb des Kamerasichtfelds befindet und einer im Kamerasichtfeld sichtbaren Richtungsanzeige,
- 3 eine schematische Ansicht des Kamerasichtfelds mit einer im Kamerasichtfeld sichtbaren Auswahlanzeige,
- 4 eine schematische Seitenansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels,
- 5a eine schematische Draufsicht des zweiten Ausführungsbeispiels und
- 5 beine schematische Draufsicht einer besonders vorteilhaften Ausführung der Kameraeinheit.
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Das in 1 dargestellte erste Ausführungsbeispiel der Kameraeinheit enthält eine Kamera 1, einen Weitwinkelsensor 4, eine Auswerte- und Steuereinheit 2 sowie eine Ein- und Ausgabeeinheit 3 auf. Die Kamera 1 und der Weitwinkelsensor 4 sind in einem gemeinsamen Gehäuse verbaut und koaxial zueinander angeordnet. Die Kamera 1 und der Weitwinkelsensor 4 sind mit der Auswerte- und Steuereinheit 2 verbunden. Die Auswerte- und Steuereinheit 2 ist ihrerseits mit der Ein- und Ausgabeeinheit 3 verbunden.
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Die Kamera 1 weist erfindungsgemäß ein höheres laterales Auflösungsvermögen als der Weitwinkelsensor 4 auf.
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Die Auswerte- und Steuereinheit 2 ist zudem mit einer Richtungsanzeige 5, gezeigt in 2b, verbunden und überträgt die für die Richtungsanzeige 5 erforderlichen Informationen, wie z.B. die Position des Objekts O, die Relativlage von Kamera 1 und Weitwinkelsensor 4 oder die Vergrößerung eines an der Kamera 1 befindlichen und in 4 dargestellten Zoom-Objektivs 1.1. Wo sich die Richtungsanzeige 5 befindet ist nicht wesentlich für die Erfindung, sie kann beispielsweise im selben Gehäuse wie die Ein- und Ausgabeeinheit 3 verbaut sein.
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Die Ein- und Ausgabeeinheit 3 dient dazu, einem Fotografen ein Kamerasichtfeld FOVK sowie an der Kameraeinheit vorhandene Anzeigen darzustellen. Außerdem kann der Fotograf Eingaben über die Ein- und Ausgabeeinheit 3 tätigen.
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Vorteilhaft ist ein Öffnungswinkel α des Weitwinkelsensors 4 um ein Vielfaches größer als ein Öffnungswinkel β der Kamera 1. Der Öffnungswinkel α des Weitwinkelsensors 4 , mit z.B. 60°, ist im dargestellten Ausführungsbeispiel sechsmal größer als der Öffnungswinkel β der Kamera 1 , mit z.B.10°.
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Es ist für die korrekte Funktion der Kameraeinheit wesentlich, dass die Relativlage von Kamera 1 und Weitwinkelsensor 4 zueinander eindeutig definiert ist, da eine Kenntnis dieser Relativlage für alle zur Anzeige und Steuerung notwendigen Auswerteschritte notwendig ist. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel nehmen die Kamera 1 und der Weitwinkelsensor 4 eine feste Relativlage zueinander ein.
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Die Kamera 1 verfügt über einen Kameramatrixempfänger 1.2 und der Weitwinkelsensor 4 über einen Sensormatrixempfänger 4.1. Sowohl der Kameramatrixempfänger 1.2 als auch der Sensormatrixempfänger 4.1 sind als CCD- oder als CMOS-Empfänger ausgebildet.
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2a zeigt ein Sensorsichtfeld FOVs und das Kamerasichtfeld FOVK einer erfindungsgemäßen Kameraeinheit. Das Kamerasichtfeld FOVK befindet sich innerhalb des Sensorsichtfelds FOVs. Ein Objekt O befindet sich im Zentrum des Kamerasichtfelds FOVK . In einem solchen Fall ist keine Verschiebung des Kamerasichtfelds FOVK notwendig.
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2b zeigt das gleiche Sensorsichtfeld FOVs und das gleiche Kamerasichtfeld FOVK nach einer Beobachtungsdauer, in der sich das Objekt O bewegt hat. Nun befindet sich das Objekt O zwar noch innerhalb des Sensorsichtfelds FOVs, aber außerhalb des Kamerasichtfelds FOVK . Für den Fotografen ist nur das Kamerasichtfeld FOVK sichtbar, wodurch er das Objekt O nicht mehr sehen kann. Durch die Auswerte- und Steuereinheit 2 wird die Richtung berechnet, in der der Fotograf die Kameraeinheit bewegen muss, um das Kamerasichtfeld FOVK so zu verschieben, dass das Objekt O wieder im Kamerasichtfeld FOVK erscheint. Diese Richtung wird dem Fotografen über eine Richtungsanzeige 5, welche im Kamerasichtfeld FOVK sichtbar ist, mitgeteilt.
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Vorteilhaft wird die Richtungsanzeige 5 auch dann eingeblendet, wenn sich das Objekt O im Kamerasichtfeld FOVK befindet, um einem Verlassen des Objekts aus dem Kamerasichtfeld FOVK vorzubeugen.
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Die Richtungsanzeige 5 kann vorteilhaft in Form eines Pfeils ausgeführt sein.
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Befinden sich mehrere Objekte O im Kamerasichtfeld FOVK hat ein Fotograf zudem die Möglichkeit, eines dieser Objekte O mit Hilfe einer Auswahlanzeige 7, die im Kamerasichtfeld FOVK sichtbar ist, auszuwählen, wie in 3 dargestellt. Die Auswahlanzeige 7 dient dazu, die unterschiedlichen Objekte O für den Fotografen sichtbar zu markieren. Voraussetzung dafür ist, dass die unterschiedlichen Objekte O durch die Kamera 1 getrennt voneinander aufgelöst werden können. Der Fotograf kann mittels der Ein- und Ausgabeeinheit 3 angeben, für welches Objekt O die Richtungsanzeige 5 eingeblendet werden soll.
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Ein zweites Ausführungsbeispiel der Kameraeinheit ist in 4 dargestellt. Neben der Kamera 1 mit dem Zoom-Objektiv 1.1, dem Weitwinkelsensor 4, der Auswerte- und Steuereinheit 2 und der Ein- und Ausgabeeinheit 3 sind eine Stelleinrichtung 6 und ein mit dem Weitwinkelsensor 4 verbundenes Stativ 8 vorhanden. Die Auswerte- und Steuereinheit 2 ist mit der Stelleinrichtung 6 verbunden und zu deren Steuerung ausgelegt.
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Die Stelleinrichtung 6 ist als Kipp-/Dreheinrichtung ausgeführt und dazu ausgelegt, die Kamera 1 zu kippen und/ oder drehen und dadurch das Kamerasichtfeld FOVK innerhalb des Sensorsichtfelds FOVs zu verschieben. Dadurch verändert sich die Relativlage von Kamera 1 und Weitwinkelsensor 4 zueinander. An der Kameraeinheit können zur Bestimmung der Relativlage von Kamera 1 und Weitwinkelsensor 4 weitere Sensoren vorhanden sein. Die Lage des Sensorsichtfelds FOVs wird durch die Stelleinrichtung 6 nicht verändert. Sie kann entweder manuell durch den Fotografen angepasst werden, oder es befinden sich vorteilhaft mehrere Weitwinkelsensoren 4 an der Kameraeinheit, deren Sensorsichtfelder FOVs den gesamten Raumwinkel um die Kameraeinheit abdecken.
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Bei Vorhandensein einer Stelleinrichtung 6 erfolgt das Erfassen des Objekts O automatisiert. Ein Ausrichten der Kamera 1 durch einen Fotografen ist nicht notwendig. Dadurch verringert sich der Aufwand beim Erstellen von Bildaufnahmen oder Videos des Objekts O, die Dimensionierung der Kameraeinheit ist dafür in der Regel größer als beim ersten Ausführungsbeispiel.
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5 a zeigt eine Draufsicht des zweiten Ausführungsbeispiels. Kamera 1 und Weitwinkelsensor 4 sind nicht koaxial zueinander ausgerichtet. Der Öffnungswinkel α des Weitwinkelsensors 4 ist größer als der Öffnungswinkel β der Kamera 1. Die Kameraeinheit weist, ohne Beschränkung der Allgemeinheit, eine sechseckige Form auf, wodurch es möglich ist sechs Kameras 1 mit einem Öffnungswinkel α von je 60° an ihr anzubringen, um eine 360°-Sicht der Weitwinkelsensoren 4 zu gewährleisten.
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5 b zeigt eine Draufsicht einer besonders vorteilhaften Ausführung der Kameraeinheit, wobei sechs Weitwinkelsensoren 4 an der Kameraeinheit angebracht sind. Somit ist eine 360°-Sicht gewährleistet. Dreidimensional kann die Kameraeinheit jede beliebige Geometrie aufweisen, wobei die Weitwinkelsensoren 4 vorteilhaft so an der Kameraeinheit angebracht sind, dass ihre Sensorsichtfelder FOVs den gesamten Raumwinkel um die Kameraeinheit abdecken.
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Vorteilhaft ist die Kameraeinheit als Polyeder ausgeführt.
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Besonders vorteilhaft ist die Kameraeinheit als Tetraeder, Hexaeder, Oktaeder, Dodekaeder oder Ikosaeder ausgeführt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kamera
- 1.1
- Zoom-Objektiv
- 1.2
- Kameramatrixempfänger
- 2
- Auswerte- und Steuereinheit
- 3
- Ein- und Ausgabeeinheit
- 4
- Weitwinkelsensor
- 4.1
- Sensormatrixempfänger
- 5
- Richtungsanzeige
- 6
- Stelleinrichtung
- 7
- Auswahlanzeige
- 8
- Stativ
- FOVK
- Kamerasichtfeld
- FOVs
- Sensorsichtfeld
- O
- Objekt
- α
- maximaler Öffnungswinkel des Zoom-Objektivs
- β
- Öffnungswinkel des Weitwinkelsensors
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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