DE4220316A1 - Videokamerasystem unter verwendung einer thermischen bilderfassungseinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Videokamerasystem zum auto­ matischen Aufnehmen, wie einem Betrieb zum nachführenden Aufnehmen menschlicher Körper, unter Verwendung thermischer Bilder.

Es sind fernsteuerbare Videokameras bekannt, die der Benutzer unter Beobachtung des Monitorschirms durch Verwen­ dung eines Motors steuern kann.

Bei diesem Stande der Technik steuert der Benutzer je­ doch hauptsächlich den Kamerawinkel während er den Monitor­ schirm beobachtet, und somit ist es schwierig, mit dieser Videokamera ohne Bedienungsperson automatisch aufzunehmen.

Das Ziel der Erfindung ist es, ein zum automatischen Aufnehmen geeignetes Videokamerasystem relativ einfacher Konstruktion zu schaffen.

Gemäß der Erfindung wird ein Videokamerasystem ge­ schaffen, das eine aus einer Gruppe einer Anzahl von ther­ mischen Erfassungselementen pyroelektrischer Art gebildete thermische Bilderfassungseinrichtung enthält.

Bei dem obigen Videokamerasystem gemäß der Erfindung sind ein Videokamerahauptkörper und ein Hauptkörpertragebe­ reich des Videokamerasystems mittels einer Objektivrich­ tungseinstelleinrichtung aus einem Ein- oder Zweiachsen­ schwenkmechanismus verbunden und die thermische Bilderfas­ sungseinrichtung ist so an dem Hauptkörpertragebereich an­ gebracht, daß sie sich einem aufzunehmenden Gegenstand di­ rekt gegenüber befindet.

Auch werden bei der Erfindung eine oder mehrere Perso­ nen durch die thermische Bilderfassungseinrichtung und eine Einrichtung zum Entscheiden des Vorhandenseins menschlicher Körper erfaßt.

Zusätzlich wird bei der Erfindung der Ort der erfaßten Person oder Personen mittels einer Einrichtung zum Erfassen des Ortes menschlicher Körper entschieden und die Objektiv­ richtungseinstelleinrichtung wird mittels einer Bildfeldbe­ stimmungseinrichtung so betätigt, daß die Person oder Per­ sonen im wesentlichen fest an einer frei vorgebbaren Posi­ tion innerhalb des Bildfeldes gehalten werden.

Darüber hinaus werden bei der Erfindung, wenn eine der Personen spezifiziert ist, die Objektivrichtungseinstell­ einrichtung und Objektivsichtwinkeleinstelleinrichtung so betätigt, daß diese Person im wesentlichen fest an einer frei vorgebbaren Position innerhalb des Bildfeldes und mit einer frei vorgebbaren Größe gehalten werden kann.

Auch können bei dieser Erfindung eine Anzahl von Per­ sonen durch die Einrichtung zum Entscheiden des Vorhanden­ seins menschlicher Körper erfaßt und der Zoom-Mechanismus des Kameraobjektivs mittels der Objektivrichtungseinstell­ einrichtung und der Objektivsichtwinkeleinstelleinrichtung so betätigt werden, daß alle Personen in das Bildfeld ge­ bracht werden können.

Auch kann bei dieser Erfindung das Aufwärts- oder Ab­ wärts-Zoomen vor allem bezüglich der Person oder Personen durchgeführt werden.

Zusätzlich können bei dieser Erfindung drahtlose Emp­ fangs- und Übertragungseinrichtungen sowie zusammen mit den allgemeinen Bedienungsfunktionen eine der obigen Funktion entsprechende Aufnahmeszeneneinstelleinrichtung vorgesehen sein.

Darüber hinaus kann bei dieser Erfindung die Gruppe thermischer Erfassungselemente pyroelektrischer Art durch einen pyroelektrischen Dünnfilm gebildet sein.

Weiterhin kann gemäß der Erfindung die Gruppe thermi­ scher Erfassungselemente pyroelektrischer Art eindimensio­ nal in einer geraden Achse angeordnet sein und eine Schwenkachse aufweisen, die zu der geraden Achse parallel oder um einen konstanten Winkel gegen diese geneigt ist, so daß die Gruppe thermischer Erfassungselemente pyroelektri­ scher Art um die Schwenkachse schwenkbar ist, um ein zwei­ dimensionales Bild zu erzeugen.

Diese Erfindung erfaßt einen oder mehrere menschliche Körper durch Nutzung eines thermischen Bildes und folgt dem oder den menschlichen Körper(n), wodurch ein automatisches Aufnehmen der Videokamera verwirklicht wird.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 das äußere Erscheinungsbild eines Videokame­ rasystems mit einer thermischen Bilderfassungseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 2 ein Blockschaltbild des Aufbaus des Videokamerasystems gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung;

Fig. 3A bis 3D zur Erläuterung der Funktion des Ausführungsbeispiels der Erfindung nützliche Diagramme;

Fig. 4A und 4B Darstellungen von Beispielen der thermischen Bilderfassungseinrichtung des Ausführungsbei­ spiels der Erfindung; und

Fig. 5A und 5B zur Erläuterung der Art der Gewin­ nung des thermischen Bildes nützliche Darstellungen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung soll nun unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 4 beschrieben werden.

Fig. 1 zeigt die tatsächlich Anwendung des Ausfüh­ rungsbeispiels der Erfindung.

Fig. 1 zeigt eine Videokamera 1, einen Hauptkörper­ tragebereich 2, eine thermische Bilderfassungseinrichtung 3, eine mit einem Zweiachsenschwenkmechanismus versehene Objektivrichtungseinstelleinrichtung 4 und einen menschli­ chen Körper oder aufzunehmende Personen 5. Die Objektiv­ richtungseinstelleinrichtung 4 kann einen Rechts-Links-Ein­ achsenschwenkmechanismus aufweisen.

Die thermische Bilderfassungseinrichtung 3 ist auf dem Hauptkörpertragebereich 2 so angebracht, daß sie sich dem aufzunehmenden Objekt gerade gegenüber befindet. Diese thermische Bilderfassungseinrichtung 3 erfaßt die Richtung, Größe und Anzahl der Personen 5. Die Objektivrichtungsein­ stelleinrichtung 4 steuert die Videokamera 1 so, daß sie auf die Person(en) 5 gerichtet ist.

Die thermische Bilderfassungseinrichtung 3 enthält eine Gruppe aus einer Anzahl von thermischen Erfassungsele­ menten pyroelektrischer Art. Das kontaktlose Meßsystem ent­ hält einen Quanteninfrarotstrahlensensor, eine Infrarot-CCD oder einen thermischen Infrarotstrahlensensor. Der Quan­ teninfrarotstrahlensensor und die Infrarot-CCD haben eine hohe Empfindlichkeit und ein hohes Ansprechverhalten, je­ doch müssen sie gekühlt werden (ungefähr -100 bis -200° C). Somit sind diese Sensoren für eine allgemeine Verwendung nicht geeignet. Andererseits hat der Infrarotstrahlensensor thermischer Art eine verhältnismäßig geringe Empfindlich­ keit und ein niedriges Ansprechverhalten, er benötigt je­ doch keine Kühlung. Daher wird bei der thermischen Bilder­ fassungseinrichtung 3 der pyroelektrische Effekt des ther­ mischen Infrarotstrahlensensors ausgenutzt.

Fig. 2 ist ein Blockschaltbild des inneren Aufbaus des erfindungsgemäßen Videokamerasystems.

Die Videokamera 1 enthält eine Objektivsichtwinkelein­ stelleinrichtung zum Zoom-Betrieb. Der Haupttragebereich 2 enthält die thermische Bilderfassungseinrichtung 3, eine Einrichtung zum Entscheiden des Vorhandenseins menschlicher Körper, eine Einrichtung zum Erfassen des Ortes menschli­ cher Körper, eine Bildfeldbestimmungseinrichtung, eine Ob­ jektivrichtungseinstelleinrichtung und eine Empfangsein­ richtung.

Die drahtlose Fernsteuerung enthält eine Aufnahmesze­ neneinstelleinrichtung und eine drahtlose Sendeeinrichtung.

Wenn die gewünschte Funktion durch die Aufnahmeszenen­ einstelleinrichtung gewählt ist, wird über die drahtlose Sende- und Empfangseinrichtung von der thermischen Bilder­ fassungseinrichtung 3 das thermische Bild einer oder mehre­ rer Personen erfaßt. Zusätzlich entscheiden die Einrichtung zum Entscheiden des Vorhandenseins menschlicher Körper und die Einrichtung zum Erfassen des Ortes menschlicher Körper die Anzahl, Orte und Größen der Personen. Die Bildfeldbe­ stimmungseinrichtung bestimmt den Winkel und die Größe des die Personen im Zentrum enthaltenden Bildfeldes. Die Objek­ tivrichtungseinstelleinrichtung und die Objektivsichtwin­ keleinstelleinrichtung werden so betätigt, daß sie die Richtung des Objektivs der Videokamera und die Zoom-Ein­ stellung bestimmen, und dann startet die Videokamera die Aufnahme.

Die Fig. 3A bis 3D sind zur Erläuterung der Funk­ tionen des Ausführungsbeispiels der Erfindung nützliche Diagramme.

Wie in Fig. 3A gezeigt, werden die erfaßten Per­ son(en) durch Einstellung der Objektivrichtung an einer frei wählbaren Position innerhalb des Bildfeldes festgehal­ ten. Wie in Fig. 3B gezeigt, werden die erfaßte(n) Per­ son(en) durch Steuerung der Objektivrichtung und des Sicht­ winkels an der gegebenen Position innerhalb des Bildfeldes in einer frei vorgebbaren Größe festgehalten. Wie Fig. 3C zeigt, bewirken die Steuerung der Objektivrichtung und des Sichtwinkels, daß alle erfaßten Personen innerhalb des Bildfeldes vorhanden sind.

Zusätzlich, wie in Fig. 3D gezeigt, wird die erfaßte Person durch Steuerung der Objektivrichtung und des Sicht­ winkels im Bereich eines frei vorgebbaren Ortes innerhalb des Bildfeldes aufwärts oder abwärts gezoomt.

Die Fig. 4A und 4B zeigen den Aufbau eines Bei­ spiels der thermischen Bilderfassungseinrichtung 3 gemäß der Erfindung. 6a bis 6e bedeuten pyroelektrische thermi­ sche Erfassungselemente (im folgenden einfach als Elemente bezeichnet), 7 die Gruppe der pyroelektrischen thermischen Erfassungselemente und 8 die Schwenkachse. Fig. 4A zeigt, daß die Schwenkachse 8 parallel zu der Gruppe 7 der pyro­ elektrischen thermischen Elemente ist, und Fig. 4B zeigt, daß die Schwenkachse 8 um einen konstanten Winkel R gegen die Gruppe 7 der pyroelektrischen thermischen Elemente ge­ neigt ist. Der Winkel R ist abhängig von der Einstellung der Struktur des Hauptkörpertragebereichs 2 in Kombination mit der Videokamera und dem Erfassungsfeldwinkel.

Die Art der Gewinnung eines thermischen Bildes durch Verwendung der Gruppe 7 der pyroelektrischen thermischen Erfassungselemente soll nun unter Bezugnahme auf die Fig. 5A und 5B beschrieben werden. Fig. 5A zeigt den räum­ lichen Sichtfeldwinkel eines zu erfassenden thermischen Bildes und Fig. 5B zeigt das erfaßte thermische Bild. Die Gruppe 7 der pyroelektrischen thermischen Erfassungsele­ mente enthält fünf Elemente, von denen jedes 1/5 des Sicht­ winkels in vertikaler Richtung beansprucht.

Die Gruppe 7 der pyroelektrischen thermischen Erfas­ sungselemente ist mit optischen Linsen kombiniert. Der ho­ rizontale Sichtfeldwinkel ist schmal gehalten und wird durch Schwenken der Schwenkachse 8 in horizontaler Richtung bewegt. Bei jeder Bewegung des horizontalen Sichtwinkels mißt die Gruppe 7 der pyroelektrischen thermischen Erfas­ sungselemente die Temperatur, um ein zweidimensionales thermisches Bild zu erzeugen, wie es in Fig. 5B gezeigt ist.

Der gemeinhin verwendete pyroelektrische Infrarot­ strahlensensor ist von der sogenannten Großbauart (bulk type) unter Verwendung eines gesinterten pyroelektrischen Dickfilms. Jedoch kann diese Großbauart nicht so ausgebil­ det werden, daß sie eine kleine thermische Zeitkonstante hat und hat daher ein langsames Ansprechverhalten. Wenn die pyroelektrischen thermischen Erfassungselemente aus einem pyroelektrischen Dünnfilm gebildet sind, beispielsweise aus PbTiO₃, kann die Ansprechzeit auf ungefähr 1/10 von der der Großbauart vermindert werden. Die Verwendung von Elementen dieses pyroelektrischen Dünnfilms machen aufgrund der Redu­ zierung der Ansprechzeit ein genaues Erfassen der Bewegung menschlicher Körper möglich. Zusätzlich macht die Verwen­ dung des pyroelektrischen Dünnfilms eine weitere Reduzie­ rung der Größe der Elemente möglich.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Gruppe von einer Anzahl von pyroelektrischen thermischen Erfassungs­ elementen an der Videokamera vorgesehen, wodurch eine Auf­ nahme hauptsächlich menschlicher Körper unter Nachführung durch Erfassung der Person oder Personen durchgeführt wer­ den kann. Da weiterhin eine Aufnahme ohne Bedienungsperson möglich ist, gibt es keinen störenden Betrieb bei der Auf­ nahme, so daß die Freiheit des Aufnehmens zunimmt. Da meh­ rere verschiedene Funktionen an der Fernsteuerung vorgese­ hen sein können, wird der Kamerabetrieb weiterhin einfa­ cher, so daß jeder auf einfache Weise ein Videostück, Nach­ richten usw. produzieren kann, deren Hauptdarsteller oder Hauptdarstellerin er selbst ist.

Darüber hinaus kann gemäß der Erfindung das thermische Bild durch ein verhältnismäßig einfaches System erfaßt wer­ den, bei dem die Gruppe von eindimensional angeordneten pyroelektrischen thermischen Erfassungselementen geschwenkt wird.

Darüber hinaus wird die Ansprechgeschwindigkeit des thermischen Bildes durch eine Gruppe von pyroelektrischen Dünnfilmelementen vergrößert und das System kann kleiner gemacht werden.

Claims (10)

1. Videokamerasystem enthaltend eine aus einer Gruppe einer Anzahl von thermischen Erfassungselementen (6a bis 6e) pyroelektrischer Art gebildete thermische Bilderfas­ sungseinrichtung (3).

2. Videokamerasystem nach Anspruch 1, bei dem ein Vi­ deokamerahauptkörper (1) und ein Hauptkörpertragebereich (2) durch eine aus einem Schwenkmechanismus mit höchstens zwei Achsen gebildete Objektivrichtungseinstelleinrichtung (4) verbunden sind, und die thermische Bilderfassungsein­ richtung (3) so an dem Hauptkörpertragebereich (2) befe­ stigt ist, daß sie sich direkt einem aufzunehmenden Objekt (5) gegenüber befindet.

3. Videokamerasystem nach Anspruch 2, bei dem eine oder mehrere Personen (5) durch die thermische Bilderfas­ sungseinrichtung (3) und eine Einrichtung zum Entscheiden des Vorhandenseins menschlicher Körper erfaßt werden.

4. Videokamerasystem nach Anspruch 3, bei dem der Ort der erfaßten Person oder Personen (5) durch eine Einrich­ tung zum Erfassen des Ortes menschlicher Körper entschieden wird, und die Objektivrichtungseinstelleinrichtung (4) mit­ tels einer Bildfeldbestimmungseinrichtung so nachgeführt wird, daß die erfaßte Person oder Personen (5) an einer frei vorgebbaren Position innerhalb des Bildfeldes festge­ halten werden können.

5. Videokamerasystem nach Anspruch 3, bei dem die Ob­ jektivrichtungseinstelleinrichtung (4) und eine Objektiv­ sichtwinkeleinstelleinrichtung so nachgeführt werden, daß, wenn eine Person (5) spezifiziert ist, diese Person (5) in­ nerhalb des Bildfeldes im wesentlichen fest an einem frei vorgebbaren Ort und mit einer bestimmten Größe gehalten werden kann.

6. Videokamerasystem nach Anspruch 3, bei dem die Ein­ richtung zum Entscheiden des Vorhandenseins menschlicher Körper eine Anzahl von Personen (5) erfaßt, und der Zoom- Mechanismus des Kameraobjektivs durch die Objektivrich­ tungseinstelleinrichtung (4) und die Objektivsichtwin­ keleinstelleinrichtung so nachgeführt werden, daß alle Per­ sonen (5) in das Bildfeld gebracht werden.

7. Videokamerasystem nach Anspruch 5, bei dem das Auf­ wärts- oder Abwärts-Zoomen hauptsächlich in bezug auf die Person oder Personen (5) durchgeführt wird.

8. Videokamerasystem nach einem der Ansprüche 3 bis 7, weiterhin enthaltend eine Empfangseinrichtung, eine draht­ lose Übertragungseinrichtung und eine Aufnahmeszenenein­ stelleinrichtung zusammen mit allgemeinen Betriebsfunktio­ nen.

9. Videokamerasystem nach Anspruch 1, bei dem die Gruppe thermischer Erfassungselemente (6a bis 6e) pyroelek­ trischer Art durch einen pyroelektrischen Dünnfilm gebildet ist.

10. Videokamerasystem nach Anspruch 1, bei dem die Gruppe thermischer Erfassungselemente (6a bis 6e) pyroelek­ trischer Art eindimensional in einer geraden Achse ange­ ordnet ist und eine parallel zu der geraden Achse angeord­ nete oder um einem konstanten Winkel gegen die gerade Achse geneigte Schwenkachse aufweist, so daß die Gruppe thermi­ scher Erfassungselemente (6a bis 6e) pyroelektrischer Art im Sinne der Erzeugung eines zweidimensionalen Bildes um die Schwenkachse geschwenkt werden kann.