DE4232674A1 - Verfahren und vorrichtung zur automatischen bahnverfolgung und photographieren eines sich bewegenden aufnahmegegenstands - Google Patents

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einem Verfahren und einer Vor­ richtung zur automatischen Bahnverfolgung und zum Aufnehmen eines sich bewegenden Aufnahmegegenstands unter Verwendung in einem System in einer Kamera.

Wenn ein Anwender einen sich bewegenden Aufnahmegegenstand mit vorhandenen Kameras, wie einer Videokamera o. dgl., auf­ nimmt, muß er seinen Körper, wie den Arm oder die Schulter usw. bewußt in eine solche Richtung bewegen, daß die Kame­ ra auf die Bewegung des Aufnahmegegenstands gerichtet ist, wodurch sich eine Richtung einer Kameralinse ändert, so daß der sich bewegende Aufnahmegegenstand aufgenommen werden kann.

Bei einer Kamera der vorstehend genannten Art war es schwie­ rig, einen sich bewegenden Aufnahmegegenstand aufzunehmen, nachdem der sich bewegende Aufnahmegegenstand sich etwa in der Mitte des Schirms bzw. der Mattscheibe oder an einer kon­ stanten Stelle am Schirm zu der Mattscheibe befand. Auch be­ reitete es Schwierigkeiten, manuell eine Bahnverfolgung ei­ nes sich bewegenden Aufnahmegegenstandes auszuführen und denselben aufzunehmen.

Technologie zum automatischen Scharfeinstellen und Auf­ nehmen eines Bildes eines sich bewegenden Aufnahmegegenstands ist in US-PS 49 80 715 von Nikon Corporation angegeben, wel­ che jedoch eine automatische Scharfeinstellungseinrichtung zum automatischen Einstellen einer Brennweite zwischen ei­ nem sich bewegenden Aufnahmegegenstand in einer Kameralinse angibt. Somit ist in der vorstehend genannten US-PS 49 80 715 keine Lehre eines Verfahrens und einer Vorrichtung angegeben, mittels welchen eine Kameralinse angetrieben werden könnte, daß sich diese in Richtung einer Richtung eines sich bewegen­ den Aufnahmegegenstands bewegt.

In US-PS 50 91 781 der gleichen Anmelderin wie die vorlie­ gende Erfindung ist eine Kamerabewegungsvorrichtung angege­ ben, um eine Kameraeinrichtung auf einen sich bewegenden Aufnahmegegenstand zu bewegen, wobei es sich um eine Techno­ logie handelt, welche eine ähnliche Zielsetzung wie die vor­ liegende Erfindung hat. Hierbei werden Luminanzsignale, die in einer Mehrzahl von Bildspeichern gespeichert sind, im Mul­ tiplexbetrieb bearbeitet, und die im Multiplexbetrieb bear­ beiteten Signale werden in geeigneter Weise addiert und sub­ trahiert. Somit werden Spitzenwerte der Luminanzsignale, die in den zugeordneten Bildspeichern gespeichert sind, detek­ tiert, um hierdurch ein Kamerabewegungssteuersignal einer Kameraantriebseinheit entsprechend einer Richtung einer Bild­ bewegung zuzuführen. Jedoch ist ein Unterschied zwischen der vorstehend genannten US-PS 50 91 781 im Hinblick auf eine Verfahrensweise und eine Vorrichtung zum Detektieren einer Bildbewegung vorhanden.

Zur Überwindung der vorstehend genannten Schwierigkeiten zielt die Erfindung darauf ab, ein Verfahren und eine Vor­ richtung bereitzustellen, welche die Fähigkeit haben, auto­ matisch eine Bahnverfolgung eines sich bewegenden Aufnahme­ gegenstandes auszuführen und denselben aufzunehmen.

Ferner soll nach der Erfindung ein Verfahren und eine Vor­ richtung bereitgestellt werden, welche in harmonischer Weise ein Bild eines Aufnahmegegenstandes an einer konstan­ ten Stelle der jeweiligen Bildwand dadurch aufnehmen, daß man eine automatische Bahnverfolgung eines sich bewegenden Aufnahmegegenstands ausführt und denselben aufnimmt.

Nach der Erfindung wird hierzu ein Verfahren zur automati­ schen Bahnverfolgung und zum Aufnehmen eines sich bewegen­ den Aufnahmegegenstandes unter Einsatz einer Kamera angege­ ben, welches die Schritte aufweist, gemäß denen Bildsignale, die in die Kamera in eine Mehrzahl von Speichern eingegeben werden, nach Maßgabe eines Zeitintervalls einer vorbestimm­ ten Leitperiode und in Abfolge gespeichert werden, die in den zugeordneten Speichern gespeicherten Signale detektiert werden und die Differenz zwischen den Adreßbits in den zuge­ ordneten Speichern unter Zuordnung zu der Bewegung des Auf­ nahmegegenstandes erfaßt wird, ein Zeitintervall proportio­ nal zu einem Bewegungsweg des Aufnahmegegenstands unter Nutzung des Differenzwertes der Adreßbits der zugeordneten Speicher ermittelt wird, und die Kamera durch diesen Bewe­ gungsweg des Aufnahmegegenstandes gemäß der Größe des er­ mittelten Zeitintervalls angetrieben wird.

Auch wird eine Vorrichtung zur automatischen Bahnverfolgung und zum Aufnehmen eines sich bewegenden Aufnahmegegenstan­ des bei einer Kamera bereitgestellt, welche folgendes auf­ weist: eine Mehrzahl von Speichern zum sequentiellen Spei­ chern von Bildsignaleingängen einer Kamera nach Maßgabe ei­ nes Zeitintervalls einer vorbestimmten Zeitperiode, eine Speicherwählschaltung zum sequentiellen Auswählen eines Speichers einer Mehrzahl von Speichern nach Maßgabe des vorbestimmten Zeitintervalls, eine Einrichtung zum Detek­ tieren der Bildsignale, welche in der Mehrzahl von Spei­ chern gespeichert sind und zum Ermitteln der Differenz zwischen Adreßbits in den zugeordneten Speichern bezüglich der vom Aufnahmegegenstand eingegebenen Bildsignale, einen Spannungsdetektor zum Auswählen einer Spannung proportional zum Ausgang der Ermittlungseinrichtung derart, daß eine Winkelverschiebung eines Brennpunkts der Kamera durch eine Bewegungsgröße des Aufnahmegegenstands erfolgt, und einen Antriebsmotor zur Winkelverschiebung des Brennpunktes der Kamera nach Maßgabe des Ausgangs des Spannungsdetektors.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung einer be­ vorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beige­ fügte Zeichnung. Darin zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltungsdiagramm zur Verdeut­ lichung einer bevorzugten Ausführungs­ form einer Vorrichtung zur automati­ schen Bahnverfolgung und zum Aufnehmen eines sich bewegenden Aufnahmegegenstan­ des unter Verwendung einer Kamera nach der Erfindung,

Fig. 2 ein schematisches Diagramm zur Erläute­ rung eines Adreßsignales, welches sich aus dem Mischen der Signale ergibt, die in den zugeordneten Speichern gespei­ chert sind, welche in Fig. 1 gezeigt sind,

Fig. 3A, 3B und 3C Wellenformdiagramme, welche man aus dem Adreßsignal nach Fig. 2 erhält, und

Fig. 4 ein detailliertes Schaltungsdiagramm zur Verdeutlichung eines Spannungsdetektors, der in Fig. 1 gezeigt ist.

Eine bevorzugte Ausführungsform nach der Erfindung wird nach­ stehend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert.

Ein Blockschaltungsdiagramm für eine Vorrichtung zur auto­ matischen Bahnverfolgung und zum Aufnehmen eines sich be­ wegenden Aufnahmegegenstandes zur Verwendung bei einer Ka­ mera, welche nach der Erfindung ausgelegt ist, ist in Fig. 1 gezeigt.

In Fig. 1 wird ein zusammengesetztes Videosignal CV von ei­ ner Kamera 5 an einen Luminanzseparator 10 angelegt, in welchem das zusammengesetzte Videosignal CV ein Bildsignal eines sich bewegenden Aufnahmegegenstands umfaßt. Ein A/D-Wandler 20 wandelt ein analoges Luminanzsignal von dem Lu­ minanzseparator 20 in ein digitales Signal um. Eine Spei­ cherauswahlschaltung 30 speichert sequentiell die digitalen Signale von dem A/D-Wandler 20 in einem ersten Speicher 50 und einem zweiten Speicher 60 mit einem Intervall einer konstanten Zeitperiode nach Maßgabe des Bildsignales des sich bewegenden Aufnahmegegenstands. Zu diesem Zweck wählt die Speicherauswahlschaltung 30 alternativ einen der Spei­ cher 50 und 60 nach Maßgabe des Zeitintervalls aus, welches in einem Mikrocomputer 40 vorgegeben wird.

Somit werden Daten, welche der ersten Stelle des aufzunehmen­ den Gegenstandes zugeordnet sind, in den ersten Speicher 50 eingegeben. Nach dem Verstreichen einer im Mikrocomputer 40 vorgegebenen Zeit werden die Daten, welche der Lage des Gegenstands zugeordnet sind, der sich während der vorgege­ benen Zeit bewegt hat, in den zweiten Speicher 60 eingege­ ben.

Ein erster und ein zweiter Puffer 70 und 80 bilden eine Art von Speichern zum Abfragen und Zwischenspeichern der Daten, welche in den jeweiligen Adressen der ersten und zweiten Speicher 50 und 60 gespeichert sind. Die ersten und zweiten Puffer 70 und 80 fragen die Daten ab, welche in der Mitte der zugeordneten Speicher 50 und 60 gespeichert sind und nimmt eine Zwischenspeicherung der abgefragten Daten vor. Da die Kamera 5 sich noch nicht bewegt hat, sind die ver­ bleibenden Daten in den beiden Speichern 70 und 80 abge­ sehen von den Daten des Aufnahmeteils aus den Daten, die in den beiden Puffern 70 und 80 abgefragt wurden, mitein­ ander gleich. Ein Parallel-Serien-Wandler (P/S) 100 wan­ delt Parallelsignale in Seriensignale um, nachdem die dem Aufnahmegegenstandsteil zugeordneten Daten von den Puffern 70 und 80 in einem exklusiven ODER-Verknüpfungsglied 90 logisch verknüpft worden sind.

Fig. 2 zeigt den Ausgang von dem P/S-Wandler 100, welcher in Fig. 1 gezeigt ist. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, umfassen die restlichen Teile, abgesehen von den Gegenstandsteilen, alle einen Wert, welcher sich aus "0" zusammensetzt, und die Gegenstandsteile setzen sich aus pulsgeformten seriel­ len Signalen zusammen, welche jeweils eine Kombination ei­ ner Mehrzahl von "0′s" und "1′s" umfassen.

Die Fig. 3A, 3B und 3C zeigen Wellenformdiagramme, die man von dem Ausgang des Integrators 110 in Fig. 1 erhält. Wie in Fig. 3A gezeigt ist, wird der Ausgang des P/S-Wandlers 100 in einem Integrator 110 integriert, wodurch man die Wellenform erhält, welche in Fig. 3A gezeigt ist. Fig. 3B ist das Wellenformdiagramm, welches die Wellenform zeigt, nachdem die integrierte Signalwellenform, welche in Fig. 3A gezeigt ist, in einem Verstärker 120 verstärkt wurde. Der Ausgang des Verstärkers 120 wird in der Blockierschaltung 140 zur Verwendung als eine Bezugsspannung eines Bezugs­ spannungsgenerators 130 blockiert, so daß man eine Recht­ eckwellenform erhält, welche in Fig. 3C gezeigt ist. Hier­ bei ist zu ersehen, daß die Zeit T zwischen der Anstiegs­ zeit der ersten Rechteckwelle zu der Anstiegszeit der zwei­ ten Rechteckwelle proportional zu dem Abstand ist, an dem die Aufnahmestelle P in den ersten Speicher 50 eingegeben wurde und sich der Gegenstand zu der Aufnahmestelle P′ be­ wegt hat, zu der die Eingabe in den zweiten Speicher 60 er­ folgt.

Fig. 4 ist ein detailliertes Schaltungsdiagramm eines Gleich­ stromspannungsdetektors 150, welcher in Fig. 1 zur Verdeut­ lichung der vorliegenden Erfindung gezeigt ist. Wie aus Fig. 4 zu ersehen ist, ist der Gleichspannungsdetektor 150 nach der Erfindung derart ausgelegt, daß er einen Zähler 151 zum Zählen einer Zeit T, ausgehend von dem blockierten Signal nach Maßgabe eines vorbestimmten Taktes von einem Taktgene­ rator 152, und einen Spannungswählschalter 153 umfaßt, wel­ cher eine spezielle Spannung im Spannungsquellenteil 154 nach Maßgabe des Ausgangs des Zählers 151 wählt. Hierbei ist zu ersehen, daß die Größe der zu wählenden Spannung propor­ tional zu der Größe der vorstehend genannten Zeit T be­ stimmt wird. Eine derart gewählte Spannung wird mit Hilfe eines Gleichstromverstärkers 160 verstärkt. Folglich wird ein Motor 170 zur Drehbewegung der Kamera 5 durch das ver­ stärkte Signal angetrieben, so daß sich die Kamera 5 um ei­ nen Winkel entsprechend der Aufnahmegegenstandsbewegungs­ stelle P′ zur Bahnverfolgung des aufzunehmenden Aufnahmege­ genstands dreht.

Die vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsform befaßt sich mit einer Technologie für die Horizontalbewegung eines Aufnahmegegenstands. Für den Fachmann ist es aber ersicht­ lich, daß eine ähnliche Technologie bezüglich einer Vertikal­ bewegung eines aufzunehmenden Gegenstandes eingesetzt wer­ den kann.

Auch wird im Zusammenhang mit der bevorzugten Ausführungs­ form nur ein einziger sich bewegender Aufnahmegegenstand als Beispiel erläutert, von dem eine Aufnahme anzufertigen ist. Jedoch kann im wesentlichen in prinzipieller Überein­ stimmung diese Lehre auch auf eine Mehrzahl von sich bewe­ genden Aufnahmegegenständen angewandt werden. Spezielle Ausführungsformen diesbezüglich sind daher weggelassen. Folglich ist die Vorrichtung zur automatischen Bahnverfol­ gung und zum Aufnehmen eines sich bewegenden Aufnahmegegen­ standes nach der Erfindung in Verbindung mit einer Kamera derart ausgelegt, daß die Kamera auf und ab von links nach rechts und umgekehrt derart bewegt werden kann, daß eine automatische Spurverfolgung des sich bewegenden Aufnahmege­ genstands und ein Aufnehmen desselben erzielt werden.

Obgleich die Erfindung für ein beliebiges System bei ei­ ner entsprechenden Kamera eingesetzt werden kann, ist auch eine Anwendung bei einer Videokamera möglich.

Bei der Erfindung werden die Videosignale, die in zugeordne­ ten Speichern gespeichert sind, in zugeordneten Puffern ab­ gefragt, und die Adreßsignale, die in den zugeordneten Puf­ fern gespeichert sind, werden exklusiv und logisch in ei­ nem exklusiven ODER-Verknüpfungsglied verknüpft. Somit wird die Bewegungsgröße des Bildes detektiert. Dies bedeutet, daß, wenn die jeweiligen Bits der Adreßsignale in den zu­ geordneten Puffern exklusiv und logisch verknüpft werden, in dem Fall ein hochpegeliges Signal ausgegeben wird, wenn die Werte der Bits sich voneinander unterscheiden, während andererseits ein niedrigpegeliges Signal in dem Fall aus­ gegeben wird, bei dem die Werte der Bits gleich sind.

Wie sich aus der vorstehenden Beschreibung ersehen läßt, kann nach der Erfindung ein Bild eines sich bewegenden Auf­ nahmegegenstands mittels automatischer Bahnverfolgung der Bewegung des aufzunehmenden Gegenstandes vorgenommen wer­ den, wobei sich Schwierigkeiten im Zusammenhang damit über­ winden lassen, daß die Richtung der Kameralinse an sich verändert werden müßte. Auch ergeben sich ausgezeichnete Vorteile bei einer harmonischen Aufnahme eines Gegenstandes mit einer gleichbleibenden Lage am Aufnahmeschirm.

Claims (6)

1. Verfahren zur automatischen Bahnverfolgung und Auf­ nehmen eines sich bewegenden Aufnahmegegenstands unter Ver­ wendung einer Kamera, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
Speichern von Bildsignalen, welche in die Kamera eingegeben werden, in einer Mehrzahl von Speichern nach Maßgabe eines Zeitintervalls einer vorbestimmten Zeitperiode und in einer Abfolge;
Detektieren der Bildsignale, die in den zugeordneten Speichern gespeichert sind und Ermitteln einer Differenz zwischen den Adreßbits in den zugeordneten Speichern nach Maßgabe der Bewegung des Aufnahmegegenstands;
Ermitteln eines Zeitintervalls proportional zu einem Bewegungsweg des Aufnahmegegenstands unter Nutzung des Differenzwertes der Adreßbits der zugeordneten Speicher; und
Antreiben der Kamera durch den Bewegungsweg des Auf­ nahmegegenstandes nach Maßgabe der Größe des ermittelten Zeitintervalls.

2. Verfahren zur automatischen Bahnverfolgung und Auf­ nehmen eines sich bewegenden Aufnahmegegenstandes unter Verwendung einer Kamera nach Anspruch 1, ferner gekennzeich­ net durch den Schritt, gemäß dem der ermittelte Differenz­ wert der Adreßbits der zugeordneten Speicher seriell umge­ wandelt wird, bevor das Zeitintervall proportional zum Be­ wegungsweg des Aufnahmegegenstandes ermittelt wird.

3. Vorrichtung zur automatischen Bahnverfolgung und Auf­ nehmen eines sich bewegenden Aufnahmegegenstandes unter Ver­ wendung einer Kamera gekennzeichnet durch:
eine Mehrzahl von Speichern (50, 60) zum sequentiellen Speichern von Bildsignaleingängen einer Kamera (5) nach Maß­ gabe eines Zeitintervalls einer vorbestimmten Zeitperiode;
eine Speicherauswahlschaltung (30) zum sequentiellen Auswählen einer der Mehrzahl von Speichern (50, 60) nach Maßgabe des vorbestimmten Zeitintervalls;
eine Einrichtung (70, 80) zum Detektieren der Bild­ signale, die in der Mehrzahl von Speichern (50, 60) gespei­ chert sind und zum Ermitteln der Differenz zwischen den Adreßbits in den zugeordneten Speichern (50, 60) bezüglich der vom Aufnahmegegenstand eingegebenen Bildsignale;
einen Spannungsdetektor (150) zum Wählen einer Spa­ nung proportional zum Ausgang der Sensoreinrichtung derart, daß ein Brennpunkt einer Kamera (5) um eine Bewegungsgröße des Aufnahmegegenstands winkelverschieblich ist; und
einen Antriebsmotor (170) zum Winkelverschieben des Brennpunktes der Kamera (5) nach Maßgabe des Ausgangs des Spannungsdetektors (150).

4. Vorrichtung zur automatischen Bahnverfolgung und Auf­ nehmen eines sich bewegenden Aufnahmegegenstandes unter Ver­ wendung einer Kamera nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinrichtung eine Einrichtung (110) zum seriel­ len Umwandeln der von der Mehrzahl von Speichern (50, 60) detektierten Bildsignale aufweist.

5. Vorrichtung zur automatischen Bahnverfolgung und Auf­ nehmen eines sich bewegenden Aufnahmegegenstandes in Verbin­ dung mit einer Kamera nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Sensoreinrichtung ferner eine Wellenformerzeu­ gungseinrichtung zum Umwandeln der Differenz der Adreßbits der zugeordneten Speicher (50, 60) aufweist.

6. Vorrichtung zur automatischen Bahnverfolgung und zum Aufnehmen eines sich bewegenden Aufnahmegegenstandes unter Verwendung einer Kamera nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß der Spannungsdetektor (150) einen Zähler (151) zum Messen eines Zeitintervalls der Wellenform aufweist, welche in der Wellenformerzeugungseinrichtung erzeugt wurde.