DE2620366A1

DE2620366A1 - Zeitmessanordnung mit einer fernsehkamera

Info

Publication number: DE2620366A1
Application number: DE19762620366
Authority: DE
Inventors: Marcel Johan Marie Konings
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1975-05-09
Filing date: 1976-05-08
Publication date: 1976-11-18
Also published as: JPS51146111A; NL7505453A; FR2310671B3; FR2310671A1

Description

Anmelde-·: N. V. Philips' G!o-~!ampenfabrte!ceo.
AWaNo., PHN 8019

An.r.ii'lvv- v-.-.t: 5. Μβί 1976

Zeitmessanordnung mit einer Fernsehkamera

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zeitmessanordnung mit einer Fernsehkamera, einem Speicher zur Speicherung eines von der Fernsehkamera erzeugten, eine Szene darstellenden Bildsignals und mit einer an den Speicher angeschlossenen Bxldwiedergabeanordnung.

Bine derartige Video-Zeitmessanordnung ist aus der DT-PS 2.0^7.653 bekannt, wobei als Anwendungsbereich die Zeitmessung bei Sportwettkämpfen genannt wird. Da bei diesen Wettkämpfen die Zeitmessung bis auf ein Hundertstel einer Sekunde genau erfolgen muss, wurde vorgeschlagen, ein Fernsehsystem anzuwenden mit einer Teilbildfrequenz von 100 Hz, wobei in der Fernsehkamera eine

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Lichtintegrationszeit entsprechend einer Teilbilddauer von einem Hundertstel einer Sekunde auftritt. Dabei sind die Fernsehkamera, da? Speicher und die Bildwiedergabeanordnung speziell für die Teilbildfrequenz von 100 Hz entworfen, welche Frequenz von den in Fernsehnormen festgelegten Teilbildfrequenzen von $0 oder 60 Hz abweicht. Abgesehen von der Verwendung der speziell entworfenen und dadurch teuren Apparatur gilt insbesondere ftlr den Speicher, dass in der Praxis die hohe Teilbildfrequenz von 100 Hz eine sehr schwere Anforderung ist, um dabei dennoch ein akzeptables Funktionieren zu gewährleisten.

Die Erfindung bezweckt nun, eine Videο-

Zeitmessanordnung zu schaffen, die mit Elementen ausgebildet ist, die entsprechend einer Fernsehnorm mit einer darin festgelegten Teilbilddauer wirksam sind, wobei die Zeitmessung mit Intervallen Heiner als die Teilbilddauer erfolgen kann. Die erfindungsgemässe Zeitmessanordnung weist dazu das Kennzeichen auf, dass die Fernsehkamera mit einer Anzahl von mindestens zwei Aufnahmeanordnungen ausgebildet ist, die entsprechend einer Fernsehnorm mit darin festgelegten Zeilen- und Teilbilddauern zur Signalerzeugung und —bearbeitung wirksam sind, und mit einer vor den Aufnahmeanordnungen angeordneten Lichtunterbrechungs— vorrichtung, über die das von den Aufnahmeänordnungen zu bearbeitende, von der Szene herrührende Licht wechselweise einer der Aufnahmeanordnungen zugeführt wird, wobei die wechselweise Lichtzufuhr zu einer der Aufnahmeanordnungen

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immer innerhalb eines Teils einer Normteilbilddauer erfolgt, welcher Teil der Anzahl der Aufnahmeanordnungen umgekehrt proportional ist.

Ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung ist

in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher I beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Ausführungsform einer erfindungs— gemässen Zeitmessanordnung,

Fig. 2 und 3 zwei bei der Anordnung nach Fig. 1 verwendbare Ausführungsformen einer Lichtunterbrechungsvorrichtung, und »

Fig· 4 zur Erläuterung der Erfindung einige Signale, die als Funktion der Zeit aufgetragen sind.

Jn Fig· 1 sind durch 1 und 2 zwei Aufnahmeanordnungen bezeichnet. Zur Steuerung der Aufnahmeanordnung 1 werden ihr Signale Y und H zugeführt, die von einem Steuersignalgenerator 3 geliefert werden. Dem Generator 3 werden beispielsweise Synchronsignale V und H¹ zugeführt, die entsprechend einer Fernsehnorm, die darin festgelegte Teilbild- und Zeilenfrequenz aufweisen. Das mit der Normteilbildfrequens auftretende Steuersignal V versorgt die. Teilbildablenkung bei der Aufnahmeanordnung 1, während das Steuersignal H »it der Normzeilenfrequenz die Zeilenablenkung versorgt, Pas Zeilensteuereignal' H wird ebenfalls der Aufnahmeanordnung 2 zugeführt, während dagegen zur Teilbildablenkung ein Teilbildeteuersignal V benutzt wird, da» fiber eine Verzögerungsanordnung h aus dem Signal V '

abgeleitet ist. Die Verzögerungsanordnung h hat eine

Verzögerungszeit.entsprechend einer halben Teilbilddauer Das Resultat ist, dass die Teiibildablenkungen bei den Aufnahmeanordnungen 1 und 2 eine Verschiebung entsprechend einer halben Teilbilddauer haben. In Fig. h sind die Signale V und V als Funktion der Zeit t aufgetragen, wobei durch V1 bis Vh vier aufeinanderfolgende Teiibildablenkungen mit je einer Teilbilddauer TV bezeichnet sind, und

— — — TV

durch V1, V2 und V3 die um eine halbe Teilbilddauer —% verschobenen Teilbildablenkungen bezeichnet sind. Die Signale V und V sind als impulsförmige Signale auf schematische Weise dargestellt. Statt der Verwendung der Verzögerungsanordnung 4 könnte von einem Generator ausgegangen werden mit einem Signal mit der doppelten Teilbildfrequenz, dem durch Teilung die beiden Signale V und V mit der Teilbildfrequenz entnommen werden können.

Unter Ansteuerung der Signale V und H

erzeugt die Aufnahmeanordnung 1 auf ds bei Fernsehen übliche Weise ein Bildsignal, das einem Signalverstärker 5 zugeführt wird. Der Verstärker 5 kann mit Signalkorrekturanordnungen wie beispielsweise Aperturkorrekturanordnungen, Gammakorrekturanordnungen u.s.w. versehen sein. Der Ausgang des Verstärkers 5 ist an einen Eingang einer Addierstufe angeschlossen, die mit einem anderen Eingang an einen . Ausgang eines Zeitsignalgenerators 7 angeschlossen ist. Der Zeitsignalgenerator 7 ist mit dem Ausgang einer Zeitanzeigeanordnung 8 verbunden, während dem Generator weiter

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■ ~ff *

die Signale V, V und H zugeführt werden. Die Anordnung ist mit einer Uhr versehen, unter deren Ansteuerung der Zeitsignalgenerator 7 eiⁿ Zeitsignal SV abgibt, das bei Wiedergabe in einem Bild eine Zeitanzeige ergibt. Das Ausgangssignal des Verstärkers 5 und das Ausgangssignal SV des Zeitsignalgenerators 7 können als Videosignal gebildet sein, das aus einem Bildsignal und Synchron- und Austastsignalen oder als ein weiterbearbeitetes moduliertes Videosignal zusammengestellt ist.

Der Ausgang der Addierstufe 6 ist an den

Eingang eines Speichers 9 angeschlossen, in dem die von der Aufnahmeanordnung 1 herrührende Videoinformation und die vom Zeitsignalgenerator 7 herrührende Zeitinformation gemeinsam gespeichert werden, um danach für eine gewünschte Wiedergabe mittels einer an den Ausgang des Speichers 9 angeschlossenen Bildwiedergabeanordnung 10 verfügbar zu sein.

Auf dieselbe Art und Weise wie die Aufnalimeanordnung 1 ist die Aufnahmeanordnung 2 mit· einer Reihenschaltung aus einem Signalverstärker 11, einer Addierstufe 12, einem Speicher 13 und einer Bildwiedergabeanordnung verbunden. Der Zeitsignalgenerator 7 liefert der Addierstufe 12 ein Zeitsignal SV, das am Bildwiedergabeschirm der Anordnung 1k eine Zeitanzeige in dem von der Aufnahme- ' anordnung 2 erzeugten und im Speicher 13 gespeicherten Bildsignal entsprechenden Bild gibt.

Zum erfindungsgemässen Durchführen einer

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Videc-Zeitmessung bsi einer aufzunehmenden Szene 15 ist die Anordnung nach Pig_s 1 mit zwei Lichtunterbrechern 16..

und *(6 verseilen, die vor den Aufnahmeanordnungen 1 bzw. 2 angeordnet sind. Die Lichtunterbrecher 16.. und 16 bilden eine Lichtunterbrechungsvorrichtung 16, über die das von der Szene 15 herrührende Licht wechselweise den Aufnahmeanordnungen 1 und 2 zugeführt wird. Die wechselweise Zufuhr erfolgt unter Ansteuerung cfer Signale V und V, die den Lichtunterbrechern 16 bzw. 16 zugeführt werden. Die Ausbildung der Lichtunterbrecher 16., und 16 kann in abhängig von einer an ihnen angelegten elektrischen Spannung das Licht wohl oder nicht durchlassenden Kristallen bestehen. Weiter können es normalerweise zu verwendende Blenden sein. Für eine mögliche andere Ausbildung wird auf die Fig. 2 und 3 verwiesen mit einer· Sci'sibe 16-g ^a^-^s Teil der Lichtunterbrechuiigsvorrichtung lö.'Die Lichtunterbrechungsvorrichtung Io ist mit einer lichtundurchlässigen, um eine Achse 17 drehbaren Scheibe ausgebildet, die mit einer Ausnehmung 18 aus Hindurchlassen von Licht versehen ist. Vor jeder der Aufnähmeanordnungen 1 und 2 ist eine Scheibe 16₁₂ angeordnet, welche Scheiben von einem nicht dargestellten Motor in Drehung versetzt werden, wobei die eine und die andere Scheibe asymmetrisch zu der Ausnehmung 18 angeordnet sind zum wechselweisen Lichtdurchlass au den Äufnahmeanordiuingen 1 und 2. Dabei weisen die zwei zu verwendenden Scheiben 16 ₉ eine Drehzahl pro Sekunde entsprechend der Normteilbildfrequenz auf.

Die Szene 15 wird auf die beschriebene Weise über die Lichtunterbrechungsvorrichtung 16 aufgenommen, um

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dabei eine Video-Zeitmessung zu leisten. Die Szene 15 kann beispielsweise einen Zielstrich bei einem Laufwettkampf oder einen Wendepunkt bei einem Schwimmwettkampf umfassen. Stattdessen kann die Szene 15 auch einen industriellen Prozess umfassen, wobei es erwünscht ist, eine Video-Zeitmessung anzuwenden. Dabei lässt sich sagen, dass in erster Linie der Verlauf der Ereignisse in der Szene von Bedeutung ist und die genaue Zeitangabe an zweiter Stelle kommt, so dass gegebenenfalls auf die Verwendung der Zeitangabeanordnung 8 und des Zeitsignalgenerators 7 verzichtet werden kann oder dass nur für ein Teilbild von einer bestimmten Anzahl von Teilbildern eine Zeitangabe erfolgt. ¥eiter ist es möglich, die Teilbilder zu nummerieren.

Zur Erläuterung der Wirkungsweise der

Anordnung nach Fig. 1 wird auf Fig_a k verwiesen, und zwar im Zusammenhang mit der Scheibe Ho₁₂ ^aua Fig. 3· beiden Lichtunterbrechern 1O₁ und 16 ist eine Scheibe 1^₁₂ nach Fig. 3 angeordnet mit der dabei beschriebenen asymmetrischen Verschiebung. Im obenstehenden sind die Steuersignale V und V zur Teilbildablenkusig bei den Aufnahmeanordnungen 1 und 2 bereits beschrieben worden. Mit einem Signal STO ist in Fig. k ein Signal aufgetragen, dass die Zeitdauern TO ergibt, in denen die Ausnehmungen 18 der zwei genannten Scheiben 16 nach Fig. 3 in den Lichtunterbrechern 16.J und 16₂ sich vor der Aufnahmeanordnung bzw. 2 befinden. Aus Fig. h geht hervor, dass die Zeit-

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dauern TO auftreten, und zwar gerade bevor die Teilbildablenkungen V1, V2, V3 und Vk oder V1, V2 und V3 bei den jeweiligen Aufnahmeanordnungen 1 und 2 stattfinden "werden. Das Resultat ist, dass die Aufnahmeanordnungen 1 und 2 eine Lichtintegrationszeit entsprechend einer Zeitdauer TO haben, die gerade der Teilbildablenkung vorhergeht. Die Lichtintegrationszeiten liegen für die Aufnahmeanordnungen 1 und

TV
2 um eine Zeitdauer entsprechend —rp auseinandern, d.h., entsprechend der Dauer einer halben Teilbilddauer. Bei einer Fernsehnorm mit einer Teilbildfrequenz von 50 oder 60 Hz ist das Resultat, dass eine Bildaufnahme bei der Szene 15 alle Hundertstel oder Hundertzwanzigstel Sekunde stattgefunden hat. Dasselbe erfolgt mit der Scheibe 16₁₂ aus Fig. 2,

wobei jedoch die Lichtintegrationszeit einer halben Teil-TV

bilddauer „2 entspricht, welche Zeit als maximale Lichtintegrationszeit nicht überschritten werden darf. Eine

/ TV Verringerung der Lichtintegrationszeit (von —s- bis beispielsweise eine Zeit TO = 1 ms) bietet den Vorteil, dass bei einer schnellen Bewegung in der Szene 15 das wiedergeg*ebene Bild bei den Anordnungen 10 oder lh weniger Bewegungsunschärfe aufweist. Bei einer Verkürzung der Lichtintegrationszeit kann es notwendig sein, die Belichtungsstärke bei der Szene 5 zu vergrössern, damit ein ausreichend

grosses Ausgangssignal von den Aufnahmeanordnungen 1 und 2" erzeugt wird. Dabei kann der Öffnungswinkel der Ausnehmung 18 der Scheibe 16^₂ aus Fig. h an die verfügbare Lichtstärke angepasst werden.

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Die Verwendung der zwei Aufnahmeanordnungen 1 und 2 führt zu einer Video-Zeitmessung mit Intervallen entsprechend einer halben Teilbilddauer. Sollte eine Zeitmessung mit Intervallen entsprechend einem Drittel einer Teilbilddauer erforderlich sein, so müssen drei Aufnahmeanordnungen verwendet werden und eine Scheibe (16₁₂) mit maximal einer Ausnehmung mit einem Oeffnungswinkel von 120°. Die drei Scheiben müssten wieder asymmetrisch vor den drei Aufnahmeanordnungen angeordnet werden. Es stellt sich heraus, dass eine Zeitmessung mit Intervallen entsprechend einem Teil einer Normteilbilddauer stattfinden kann, welcher Teil der Anzahl Aufnahmeanordnungen umgekehrt proportional ist.

Bei Fig. 1 ist angegeben, dass die Speicher 9 und 13 an je einer Wiedergabeanordnung 10 und 14 angeschlossen sind. Dadurch können zwei Bilder mit einer Zeitdifferenz entsprechend einer halben Teilbilddauer gleichzeitig wahrgenommen werden. Dasselbe kann mit nur einer Wiedergabeanordnung erfolgen, und zwar durch Anwendung der 'sogenannten "splitt-screen" Technik mit einem Umschalter zur wechselweisen Signalzufuhr zum einen und zum anderen Speicher 9 bzw. 13ι die dabei synchron wirksam sind. Weiterhin kann eine Bildwiedergabeanordnung abwechselnd bildweise auf den einen oder den anderen Speicher 9 bzw. 13 umgeschaltet werden, und zwar abhängig davon, welches Bild zur Zeitmessung wahrgenommen werden muss. Selbstverständlich können die Speicher 9 und 13 zxx einem Speicher kombiniert

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sein, wobei gleichzeitig zwei Informationen in zwei einzelnen Informationsspuren gespeichert werden können.

Bei Fig. k ist beispielsweise angegeben,

dass die Lichtintegrationszeit TO gerade vor den zeitlich verschobenen Teilbildablenkungen bei den Aufnahmeanordnungen 1 und 2 auftritt. Wenn vorausgesetzt wird, dass die Lichtintegrationszeit TO in der Teilbildaustastzeit auftritt, so ist erreicht worden, dass für ein wahrgenommenes Bild bei der Wiedergabeanordnung 10 oder 14 gilt, dass für das ganze Bild dieselbe Zeitmessung eingeht. Sollte nämlich die Lichtintegrationszeit TO während einer Teilbildablenkung auftreten, so gilt für das bei der Anordnung 10 oder 14 wiedergegebene Bild, das vor dem Zeitpunkt erzeugt wurde, mit danach der Lichtintegrationszeit TO, die vorhergehende Zeit, während für den Bildteil nach dem Zeitpunkt die Zeit der durchgeführten Messung gilt.

Die Ausbildung der Zeitmessanordnung nach

Fig. 1 mit zwei Aufnahmeanordnungen 1 und 2 und zwei darauf folgenden Verstärkern 5 und 11, Addierstufen 6 und 12 und Speichern 9 und 13 kann den (unrichtigen) Eindruck geben, dass die Zeitmessanordnung im Vergleich zu einer Zeitmessanordnung mit der doppelten Teilbildfrequenz nicht preisgünstig ist. Dieser Eindruck ist unrichtig, da die genannten Elemente ohne weiteres auf dem Markt erhältliche Elemente sind und nicht von den Normanforderungen abweichen, so dass der durch die Massenherstellung erhaltene Preisvorteil ausgenutzt wird.

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Es wurde beschrieben, dass die in Fig. 2 und angegebenen Scheiben 16_1P mit der Ausnehmung 18 von einem nicht dargestellten Motor eine Anzahl Umdrehungen pro
Sekunde erhalten, welche Anzahl der Teilbildfrequenz entspricht. Zur Verringerung ihrer Drehzahl könnten Scheiben mit mehreren Ausnehmungen verwendet werden. Proportional
zur Anzahl der Ausnehmungen pro Scheibe nimmt dabei die
Umlaufgeschwindigkeit ab.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE:

IJ Zeitmessanordnung mit einer Fernsehkamera,

einem Speicher zur Speicherung eines von der Fernsehkamera erzeugten, eine Szene darstellenden Bildsignals und mit einer an den Speicher angeschlossenen Bildwiedergabeanordnung dadurch gekennzeichnet, dass die Fernsehkamera mit einer Anzahl von mindestens zwei Aufnahmeanordnungen (1, 2) ausgebildet ist, die entsprechend einer Fernsehnorm mit darin festgelegten Zeilen- und Teilbilddauern zur Signalerzeugung und -bearbeitung wirksam sind, und mit

einer vor den Aufnahmeanordnungen angeordneten Lichtunterbrechungsvorrichtung (16) über die das von den Aufnahmeanordnungen (1,2) zu bearbeitende, von der Szsne herrührende Licht wechselweise einer der Aufnahmeanordnungen (1, 2) zugeführt wird, wobei die wechselweise Lichtzufuhr zu einer der Aufnahmeanordnungen (1, 2) immer innerhalb eines Teils einer Normteilbilddauer erfolgt, welcher Teil der Anzahl der Aufnahmeanordnungen umgekehrt proportional ist.

2. Zeitmess anordnung nach Anspruch -1, dadurch

gekennzeichnet, dass jede Aufnahmeanordnung (1, 2) mit einem zugehörenden Speicher (9) zur Signalspeicherung verbunden ist.

3· Zeitmessanordnung nach Anspruch 1 oder.2,

dadurch gekennzeichnet, dass die Bildsignalerzeugung bei den Aufnahmeanordnungen (1, 2) zeitlich verschoben erfolgt, wobei die Zeitverschiebung der Zeitdauer des genannten Teils der Teilbilddauer, der der Anzahl Aufnahmeanordnungen umgekehrt proportional ist, entspricht. h. Zeitmessanordnung nach Anspruch 1,2 oder

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3, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Augenblick der von der Lichtunterbrechungsvorrichtung (16) herbeigeführten Unterbrechung des Szenenlichtes zu einer der Anzahl der Aufnahmeanordnungen (l, 2) die betreffende Aufnahmeanordnung mit der Bildsignalerzeugung in einer Teilbilddauer folgt.

5. Zeitmessanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtunterbrechungsvorrichtung (16) für nur einen Lichtdurchlass während eines Teils des genannten Teils der Teilbilddauer, der der Anzahl der Aufnahmeanordnungen (1, 2) umgekehrt proportional ist, und der sich zum Lichtdurchlass nach einer der Aufnahmeanordnungen eignet, ausgebildet ist.

6. Zeitmessanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Ausbildung der Lichtunterbrechungsvorrichtung (16) mit lichtundurchlässigen um eine Achse drehbaren Scheiben (1^₁₂) mit einer Ausnehmung (18) zum Lichtdurchlass die Scheiben symmetrisch hinsichtlich der Achse (17) von der Anzahl Aufnahmeanordnungen (1, 2) angeordnet sind.

7«_r Zeitmessanordnung nach Anspruch 6, dadurch

gekennzeichnet, dass die genannten Achsen (17) der Scheiben an einen Motor zum Drehen der Achsen mit einer Anzahl Umdrehungen pro Sekunde ent-spx^echend der Teilbildfrequenz bzw. entsprechend einem ganzen Teil der Teilbildfrequenz der Fernsehnorm anschliessbar sind.

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