EP0583441B1

EP0583441B1 - Vorrichtung zur messung einer zeitspanne, insbesondere bei sportzeitmessungen

Info

Publication number: EP0583441B1
Application number: EP93903160A
Authority: EP
Inventors: Augustin Imhof
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-02-26
Filing date: 1993-02-08
Publication date: 1997-08-06
Anticipated expiration: 2013-02-08
Also published as: EP0583441A1; WO1993017372A1; ATE156604T1; DE59307056D1; JPH06507247A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung einer Zeitspanne, insbesondere bei Sportzeitmessungen, mit den Merkmalen nach dem Oberbegriff des Schutzanspruchs 1.
Bei Sportzeitmessungen mit einer derartigen Vorrichtung zur präzisen Ermittlung der mittelbaren oder unmittelbaren Zieldurchgänge der einzelnen Wettkampfteilnehmer, ist es erforderlich, daß der, aufgrund einer dort ausschließlich zum Einsatz kommenden Videotaktfrequenz von 50 Hz, zwangsläufig gewonnene Bildfolgeabstand von 1/50 Sek., eine manuell objektive und relativ schnell meßbare analoge Zeitauflösung des Zieldurchgangs innerhalb einer Bildfolge möglich ist, wobei eine Meßgenauigkeit von mindestens einer Hundertstel Sekunde sichergestellt sein muß. Dabei soll der bisherige, bewährte wirtschaftliche Hardwareaufwand, vergleichbarer bekannter Vorrichtungen, insbesondere technisch im wesentlichen verwendbar sein.
Außerdem ist es dort erforderlich, daß zur gebrauchsfähigen Abbildung der Ziellinie in den einzelnen Teilbildern auf einem Monitor, die Bildachse der Videokamera, die zunächst mechanisch präzise auf die Ziellinie ausgerichtet wurde, zur Sichtbarmachung auf den einzelnen Teilbildern in der Horizontalen, den Abbildungserfordernissen entsprechend, eingestellt wird. Dabei dürfen durch diese nachträgliche Verstellung der Kamerabildachse keine Abbildungsfehler (Aberrationen) auf den einzelnen Teilbildern verursacht werden. Außerdem soll dort gewährleistet sein. daß, um die Abhängigkeit von einer instabilen Kameraposition zu vermeiden, insbesondere bei einer PC-gestützten Bildverarbeitung, eine sogenannte Pseudovermessung durchführbar ist, die sich auf eine oder mehrere, bestimmte und zur Ziellinie bezogene Meßmarken stützt.
Aus der CH-PS 515 549 ist eine Anlage zur Messung einer Zeitspanne bekannt, deren Ende durch ein sichtbares Ergebnis bestimmt ist, insbesondere zur Zeitmessung bei Sportwettkämpfen, mit einer Grunduhr zur Erzeugung eines Taktsignals, mit Einrichtungen zur Untersetzung dieses Taktsignals zwecks Erzeugung eines impulsförmigen Zeitsignals, mit einem dem kleinsten zu messenden Intervall entsprechenden Impulsabstand und Mitteln zur phasenrichtigen Ingangsetzung dieser Untersetzung aufgrund eines von außen zugeführten Signals und mit mindestens einer Einrichtung zur Zählung der Impulse des Zeitsignals, gekennzeichnet durch mindestens eine zur Aufnahme von Bildern des genannten Ereignisses dienenden Fernsehkamera, deren Bildwechsel mit den Impulsen des genannten Zeitsignals zusammenfallen, ferner durch eine Einrichtung zur Einblendung des von der Zähleinrichtung ermittelten Zählergebnisses in Form von Ziffern in die genannten Bilder und durch eine Einrichtung zur Aufzeichnung der aufgenommenen Bilder samt Einblendungen auf einem magnetischen Signalträger und zur Einzelwiedergabe der aufgenommenen Bilder.
Außerdem ist dort eine Einrichtung zur Untersetzung des Taktsignals in ein Impulssignal, dessen Frequenz der doppelten Zeilenfrequenz für die Bildabtastung entspricht und durch Schaltmittel zur Zuführung dieses Signals an die mit der Zeilenablenkung im Zusammenhang stehenden Stromkreise, vorgesehen.
Ferner ist aus diesem Dokument bekannt, daß durch Schaltungsmittel, welche eine derartige Zuordnung von mehr als einer Kamera zu einer Aufzeichnungseinrichtung bewirken, daß mindestens eine Dimension des von jeder Kamera der Aufzeichnungseinrichtung zugeführten Bildes lediglich einen Teil der betreffenden, für die betreffende Kamera zulässigen, Dimension beträgt und daß die von den beiden Kameras gelieferten Bilder in der Aufzeichnung neben- bzw. übereinander gestellt sind und eine für sämtliche Bilder gemeinsam eingeblendete Zeitangabe enthalten.
Aus der DE-PS 26 25 936 ist eine Zeitbildaufzeichnungseinrichtung bekannt, mit einer Fernsehkamera, mit einem Speicher zur Speicherung eines von der Fernsehkamera erzeugten, eine Szene darstellenden Videosignals und dem einer an den Speicher angeschlossenen Bildwiedergabeanordnung, wobei die Zeitbildaufzeichnungsanordnung mit einem mit der Fernsehkamera verbundenen Signalgenerator zum Liefern eines Teilbildsynchronablenksignals zur Kamera versehen ist, welches Signal eine Wiederholungsdauer hat die im wesentlichen ein ganzer Teil der Teilbilddauer nach der Fernsehnorm ist und die dadurch gekennzeichnet ist, daß in der Fernsehkamera die Abtastung nur über einen Teil der Bildhöhe, die der genormten Teilbilddauer entspricht, wiederholt in jeder genormten Teilbilddauer stattfindet, während ein mit dem Speicher verbundener Signalausgang der Fernsehkamera ein Videosignal mit der genormten Teilbildfrequenz führt.
Außerdem ist aus der DE-PS 37 16 987 ein Verfahren zur Bestimmung der Zeit zwischen Start und Ziel von Wettkämpfern, Fahrzeuge oder dergl., insbesondere von Wettläufern, Reitern, Rennautos oder dergl. bekannt, wobei eine Aufzeichnungskamera mit Wiedergabegerät für Standbilder, vorzugsweise mit Monitor, ein Zeitgeber mit Einblendung der mitlaufenden Zeit in das Kamerabild und eine Lichtschranke oder dergl. Fühler in Übereinstimmung mit der Ziellinie vorgesehen sind und die Aufzeichnungskamera Standbilder in einem festen zeitlichen Abstand von vorzugsweise vier Hunderstel Sekunden liefert und in die Flucht mit der Ziellinie aufgestellt wird, das dadurch gekennzeichnet ist, daß in die Kamerabilder mindestens zwei Zeiten eingeblendet werden, die gleichzeitig miteinander synchron ablaufen und deren eine während des Kamerabetriebes ständig weiterläuft und in den Einzelbildern entsprechende Sprünge jeweils in diese Einzelbilder eingeblendet wird und von Standbild zu Standbild die jeweilige Zeit der Einzel-Aufnahme anzeigt, und daß die Einblendungen einer zweiten Zeit durch Unterbrechung der Lichtschranke bei Ziellinienberührung eines Wettkämpfers, Fahrzeuges oder derg. arretiert und die Anzeige dieser Zieldurchgangszeit zumindest über einen Bildwechsel hinaus festgehalten, also auch zumindest in einem nächstfolgenden Standbild eingeblendet wird, so, daß dieses auf den Zieldurchgang eines die Lichtschranke auslösenden Vorganges folgende Bild wenigstens zwei voneinander abweichende Zeiteinblendungen und den die Lichtschranke auslösenden Wettkämpfer, das Fahrzeug oder derg. jenseits der Ziellinie zeigt, wobei die Differenz der beiden Zeiten proportional zu der Wegstrecke des Wettkämpfers, Fahrzeuges oder dergl. über die Ziellinie hinaus ist.
In diesem Zusammenhange ist auch aus der DE-PS 39 977 ein Verfahren zur Bestimmung der Zeit zwischen Start und Ziel von Wettkämpfern, Reitern, Fahrzeugen oder dergleichen bekannt, bei dem eine Videokamera mit Wiedergabegerät für Standbilder und vorzugsweise mit Monitor, ein Zeitgenerator, der die durch einen Startimpuls, zum Beispiel eine Startpistole, Startlichtschranke oder dergleichen ausgelöste, mitlaufende Zeit während des Kamerabetriebes jeweils in die Standbilder einblendet und von Standbild zu Standbild die jeweilige Zeit der Einzel-Standbildaufnahme angibt und wobei eine Lichtschranke oder dergleichen Fühler in Übereinstimmung mit einer Ziellinie vorgesehen ist und die Videokammera Standbilder in einem festen zeitlichen Abstand von vorzugsweise zwei der vier Hundertstell Sekunden liefert und in Flucht mit der Ziellinie aufgestellt ist, bei der eine erste eingeblendete Zeit wenigstens eine Größenordnung genauer als die kleinste zu messende Zeiteinheit gemessen und angezeigt wird und daß das Ausgangssignal der Kamera den Zeitgenerator derart ansteuert, daß diese jeweils im Zeitpunkt einer Bildaufnahme dort anstehende genauere Zeit in dieses Bild eingeblendet und aufgezeichnet wird.
Diese bekannten Anlagen, Anordnungen und Verfahren sind mit den erheblichen Nachteilen behaftet, daß diese, sofern dort mit einer Taktfrequenz von 50 Hz gearbeitet wird, einerseits aufgrund der technischen Ausführung, überhaupt keine Meßgenauigkeit von einer Hunderstel Sekunde ermöglichen, oder daß andererseits ein Schaltungsaufwand, bzw. mindestens zwei Videokameras erforderlich sind, welche hochpräzise auf eine Ziellinie ausgerichtet sein müssen, um zwei völlig identische Bilder zuerzielen, was dort nicht zuverlässig gewährleistet werden kann.
Außerdem besteht bei den beiden letztgenannten bekannten Verfahren der Nachteil, daß eine Auswertung der gewonnenen Bilder durch das Anlegen von sogenannten Meßlinien-Koordinaten eine gewisse Zeit in Anspruch nimmt, was insbesondere bei nur kurzen Zeitabständen zwischen den einzelnen Wettkämpfen zu Verzögerungen im Gesamtablauf führen kann.
Darüberhinaus erfolgt bei den bekanntgewordenen Verfahren und Einrichtungen die Einstellung und Ausrichtung der Kamerabildachse auf eine Ziellinie rein manuell, indem die, insbesondere auf einem Stativ montierte, Zielaufnahme-Videokamera, durch entsprechendes räumliches Versetzen des Stativs auf dem Boden, auf die Ziellinienächse ausgerichtet wird. Dabei ist außerdem darauf zu achten, daß die Kamerabildachse lotrecht zur Ziellinie fixiert ist.
Eine derartige Kameraeinstellung ist jedoch nicht ausreichend, zumal dort zunächst die von der Videokamera abgebildete Ziellinie exakt zwischen den beiden, auf dem Monitor abgebildeten, Teilbildern liegt und somit auf dem Monitor zunächst nicht sichtbar ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangsgenannten Art zu schaffen, bei der die genannten Nachteile beseitigt sind und die es ermöglicht, ausschließlich unter Einsatz einer handelsüblichen, wirtschaftlichen Hardware, insbesondere einer Videokamera mit einer Taktfrequenz von 50 Hz, die erforderliche Meßgenauigkeit von einer Hundertstel Sekunde zu erzielen. Dabei soll sichergestellt sein, daß sowohl die mechanische Einstellung der Kamerabildachse, als auch die einstellbare Einblendung der Ziellinie auf den, auf dem Monitor wiedergegebenen, Teilbildern, einfach, schnell und frei von Aberrationen, absolut zuverlässig, möglich ist.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst und in den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Einzelheiten beansprucht.
Vorteilhaft bei dieser, unmittelbar an einem CCD-Bildwandler, einem insbesondere ladungsgekoppelten Halbleiterbauelement, das in einer, mit einer üblichen Taktfrequenz von 50 Hz arbeitenden, Videokamera eingebaut ist, vorgenommenen, rein mechanisch bewirkten teilweisen Abdeckung der dortigen Gate-Elektroden, ist nicht nur, daß durch die damit bewirkte Veränderung der Schieberegisterorganisation dieser Elektroden, die dort auch als Verzögerungsglieder wirken, die Videokamera somit den Erfordernissen entsprechend mit 100 Hz getaktet werden kann, sondern auch, daß durch diese höhere Taktfrequenz nunmehr zwei Teilbilder erzeugt werden, die jeweils exakt um 1/100 Sekunden zueinander versetzt aufgezeichnet sind. Vorteilhaft ist ferner die einfache Herstellung dieser Teilabdekkung auf dem CCD-(Charge Coupled Device)-Bildwandlerelement, sowie die dadurch im Vergleich zum Stande der Technik erhaltene Wirtschaftlichkeit einer solchen Vorrichtung. Von Vorteil ist außerdem die dort im Bereich der Videokamera vorgesehene, mechanische, oder optische, oder optoelektronische Visiereinrichtung zur ersten einfachen, schnellen und präzisen Einstellung der Kamerabildachse auf eine Ziellinie, sowie einer zweiten Einstellung der Kamerabildachse zur Einblendung der Ziellinie in die, auf dem Monitor wiedergegebenen, beiden Teilbilder, mit einer einfachen mechanischen Einstelleinrichtung, die in der Horizontalen verschwenkund arretierbar ist, die gewährleistet, daß Abbildungsfehler hinreichend vermieden werden.
Ein Ausführungs- und Anwendungsbeispiel der neuen Vorrichtung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1: eine Vorderansicht auf ein schematisch dargestelltes, teilweise abgedecktes CCD-Bildwandlerelement in einer Videokamera, insbesondere in einer räumlichen Anordnung der Abdeckung, zur Erzielung einer horizontalen Monitoranzeige der beiden dadurch gewonnen Teilbilder,
Fig. 2: ein schematisches Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Messung einer Zeitspanne, insbesondere bei Sportzeitmessungen, mit einem Monitorbild, das mit einem, gemäß der Fig. 1 abgedeckten, CCD-Bildwandlerelement gewonnen wurde,
Fig. 3: eine Vorderansicht auf ein schematisch dargestelltes, teilweise abgedecktes CCD-Bildwandlerelement auf einer Videokamera, insbesondere in einer räumlichen Anordnung der Abdeckung, zur Erzielung einer vertikalen Monitoranzeige der beiden gewonnenen Teilbilder im Rahmen einer Vorrichtung nach Fig. 2,
Fig. 4: ein Monitorbild, das mit einem, gemäß der Fig. 3 abgedeckten, CCD-Bildwandlerelement gewonnen wurde,
Fig. 5: eine schaubildliche Ansicht eines 3-Kanal-Oszillogramms der, durch die teilweise Abdeckung des CCD-Bildwandlerelementes gewonnenen Bildinformations- und Taktfrequenzspannungssignale.
Fig. 6: eine schaubildliche Anordnung der neuen Sportzeitmeßanlage für Meßgenauigkeiten von mindestens einer Hundertstel Sekunde,
Fig. 7: eine schaubildliche, rückseitige Ansicht auf eine Videokamera- und Elektronikeinheit der neuen Sportzeitmeßanlage, mit einer mechanischen Visiereinrichtung, zur Einstellung der Bildachse,
Fig. 8: eine Vorderansicht auf ein mechanisch verschiebbares CCD-Bildwandlerelement und/oder Objektiv für eine Videokamera in der neuen Sportzeitmeßanlage.

Das, in der Fig. 1, dargestellte CCD-(Charge Coupled Device)-Bildwandlerelement 1 einer Videokamera 4, besteht im wesentlichen aus einem ladungsgekoppelten Halbleiterbauelement, einem integrierten Schaltkreis zur Verarbeitung elektrischer und optischer Signale, bei dem die Information in Form von elektrischen Ladungen gespeichert und weitergeleitet wird.
Derartige CCD-Bildwandlerelemente bestehen bekanntlich aus einer großen Anzahl eng benachbarter, elektrisch voneinander isolierter Gate-Elektroden und je einem Transistor am Signaleingang und -ausgang der Kette. Durch ein Signal am Engangstransistor wird unter der benachbarten Gate-Elektrode eine Ladung injiziert. Die in den Inversionsbereichen unter den Elektroden gespeicherten Ladungsträgerpakete, die eine digitale Information d.h. ein Signal darstellen, können durch zyklische Änderungen der an die Elektroden angelegten Spannung von einer zur nächsten verschoben werden, bis sie am Ende der Kette als Ausgangssignal zur Verfügung stehen.
Aufgrund dieser einfachen Schieberegisterorganisation kann das CCD-Bildwandlerelement 1 im vorliegenden Falle in vorteilhafter Weise zur Erzielung der eingangs gestellten Aufgabe als Verzögerungsglied für eine erforderliche Videotaktfrequenz von 100 Hz eingesetzt werden.
2 zeigt dort ein Abdeckelement, insbesondere in Form einer lichtundurchlässigen Folie, welches einen Teil, insbesondere die einseitige Hälfte, der dort vorderseitig auf dem CCD-Bildwanderlerelement 1 vorgesehenen Gate-Elektroden 3 abdeckt.
Das, in der Fig. 2 dargestellte, Blockschaltbild zeigt im einzelnen eine Videokamera 4 mit einem vorderseitigen Objektiv 5 und einem, etwa in der Höhe der Kameraebene 6 angeordneten, nicht näher dargestelltem, zu einem Teil abgedeckten CCD-Bildwandlerelement nach Fig. 1. 7 bezeichnet einen Taktgeber, der von einem Zeitgenerator 8 mit einer Zeitinformation für ein Taktsignal 27, von 100 Hz, versorgt wird, das über die Leitung 9 der Videokamera 4 zugeführt wird.
Da nun die Videokamera 4 mit 50 Hz getaktet werden soll und somit ursprünglich nicht in der Lage wäre, zwei Teilbilder zu erstellen, wird über den Zeitgenerator 8 und den Taktgeber 7 der Videokamera 4 ein Taktsignal 27, von 100 Hz, auch dann zugeführt, wenn noch kein Startimpuls zur Auslösung der zu messenden Wettkampfzeit erfolgt ist.
Diese 100 Hz-Taktsignalspannung 27 für die Videokamera 4 ist erforderlich, um auch außerhalb der eigentlichen Wettkampfzeitmeßphase ein entsprechendes, von der Videokamera 4 aufgenommenes Bild auf dem Monitor 10 insbesondere zum Einrichten und Einstellen der Videokamera 4, sowie zur ständigen Überprüfung der Gesamtvorrichtung bereitstellen zu können.
Erfolgt jedoch ein Startimpuls durch Schließen eines, insbesondere mit einer Startpistole 11 gekoppelten Schalters 12, dann wird der Bildaufbau kurzfristig unterbrochen und der Zeitgenerator 8 übernimmt für die Dauer der Messung einer Wettkampfzeit ausschließlich die Zeit- Bildsynchronisation der Vorrichtung.
Über die Leitung 13 wird einer Mischstufe 14 ein Videosignal in der Videonorm oder Taktfrequenz von 50 Hz, gemäß der Signalspannung 24, zugeführt. Dieser Mischstufe 14 werden außerdem von einen Zeichengenerator 15, viedeogerecht aufgearbeitete Spannungssignaldaten der Wettkampfzeiten 16, sowie einer manuell, in Pfeilrichtung 17, verschiebbaren Ziellinienmarkierung 18, zugeführt, die im Videoaufzeichnungsgerät 19 bis zu einer Auswertung gespeichert und auf dem Monitor 10 angezeigt werden. 29 bezeichnet eine Glättungsstufe in der Leitung 13.
In diesem Zusammenhange ist es übrigens eine Selbstverständlichkeit, daß beim Auf- und Einstellen der Videokamera 4, diese präzise in Verlängerung einer Ziellinie einer Wettkampfbahn aufgestellt wird und daß diese, von der Videokamera 4 aufgenommene und vom Monitor 10 abgebildete, Ziellinie mit der, auf dem Monitor 10 eingeblendeten Ziellinienmarkierung 18 deckungsgleich ist.
Es liegt hier auch im Rahmen der Neuerung, daß die bildvor- und -rückwärts manuell, insbesondere analog einstellbare Ziellinienmarkierung 18, erforderlichenfalls mit einem analogen und/oder digitalen, mechanischen und/oder elektronischen, vom Zeitgenerator 8 gesteuerten Zeitnonius versehen ist.
Außerdem ist daran gedacht, daß am Ausgang der Mischstufe 14 eine EDV-Schnittstelle 52 vorgesehen ist, insbesondere für den Anschluß eines digitalen, datenverarbeitenden Speicher-, Ein- und Ausgabeterminals, eines Computers, mit dem nicht nur eine voll digitalisierte Aufbearbeitung der Wettkampfvideo- und/oder der Wettkampfzeitdaten möglich ist, sondern mit dem auch erforderlichenfalls die einblendbare Ziellinienmarkierung 18, digital, insbesondere mittels einer sogenannten Mouse manuell verschiebbar ist. In diesem Zusammenhang ist es auch vorgesehen, daß alle gewonnenen Wettkampfdaten digital auf einem ROM oder sonstigen Datenspeicher, insbesondere auf Disketten oder CD-ROM's abspeicherbar sind.
Aus der Bildwiedergabe des Monitors 10 in der Fig. 2 ist außerdem ersichtlich, daß dort die beiden Teilbilder 20 und 21 horizontal übereinander liegend abgebildet sind. Diese horizontal übereinanderliegende Bildwiedergabe resultiert aus der horizontal verlaufenden Abdeckkante 22 der Abdeckung 2 auf dem CCD-Bildwandlerelementes 1, nach Fig. 1.
Da jedoch zur Auswertung eines Wettkampfes im wesentlichen das Zielgeschehen von Interesse ist und eine Bildwiedergabe der beiden Teilbilder in horizontal nebeneinanderliegender Bildfolge dem tatsächlichen Geschehen am nächsten kommt, wird die Videokamera 4 zusammen mit dem CCD-Bildwandlerelement 1, gegenüber der Lage gemäß der Fig. 1, um 90° um die Aufnahmeachse gedreht, sodaß die Abdeckkante 22 senkrecht verläuft, wie dies die Fig. 3 zeigt. Dadurch wird die zuvor erwähnte horizontal nebeneinanderliegende Bildwiedergabe der beiden Teilbilder 20 und 21 erzielt, wie dies auf dem Monitor 10 nach Fig. 4 ersichtlich ist. Dies hat außerdem den Vorteil, daß der Bildausschnitt zu Gunsten einer vergrößerten Darstellung des Zielgeschehens erforderlichenfalls verkleinert werden kann, wobei die Einengung in der horizontalen Ebene nicht von Nachteil ist.
Es ist bei der zuletzt geschilderten räumlichen Lage des CCD-Bildwandlerelementes 1 außerdem zweckmäßig, daß dieses, bzw. die Videokamera 4 räumlich derart zu einer Ziellinie ausgerichtet ist, daß diese Ziellinie 23 etwa in der Mitte eines Teilbildes 20, 21 zu liegen kommt, d.h. daß auf jedem Teilbild 20, 21 eine Ziellinie 23 ersichtlich ist.
Das, in der Fig. 5 dargestellte, 3-Kanal-Oszillogramm zeigt in anschaulicher Weise das Ergebniss, der, insbesondere durch die Abdeckung 2 auf dem CCD-Bildwandlerelement 1, gemäß der Fig. 1 und 3, erzielte, neuerungsgemäße Bildwiedergabe von zwei Teilbildern 20, 21, die im zeitlichen Abstand von 1/100 Sekunde zueinander versetzt aufgezeichnet sind.
D.h. wird die Videokamera 4, bei abgedecktem CCD-Bildwandlerelement 1, nach Fig. 1, 3, mit 50 Hz getaktet, dann ergibt sich eine Signalfolge, gemäß dem Oszillogramm A, wobei dort nur das Spannungssignal 26 für das Teilbild 21 auf dem Monitor 10 abgebildet wird, während das zweite Teilbild 20, gemäß dem Nullsignal 28, unbelichtet bleibt.
Wird jedoch der Videokamera 4 eine Taktfrequenz aus dem Taktgenerator 7, nach Fig. 2, von 100 Hz zugeführt, dann entsteht eine Signalfolge gemäß der Abbildung des Oszillogramms B. Dabei bedeutet das Spannungssignal 27 das Taktfrequenzsignal von 100 Hz und 25, 26 die Spannungssignale der dort vorliegenden beiden Teilbilder 20, 21.
Das Oszillogramm C zeigt das neuerungsgemäß erzielte Ergebnis, in Form einer Taktsignalspannung 24, die über die Leitung 13 der Mischstufe 14, gemäß der Fig. 2, zugeführt wird. Dabei ist ersichtlich, daß bei einer Taktfrequenz von 50 Hz, entsprechend dem Signal 24, Spannungssignale 25, 26 übertragen werden, die den beiden Teilbildern 20, 21 entsprechen.
Es liegt im Rahmen der Neuerung, daß anstelle der rein mechanisch bewirkten Abdeckung 2 eines entsprechenden CCD-Bildwandlerelementes 1 auch eine rein elektronisch bewirkte, insbesondere steuerbare, Inaktivierung bestimmter Gate-Elektroden 3 vorgesehen sein kann, die der, durch die rein mechanisch bewirkten Abdeckung 2 im Ergebnis voll entspricht.
In der Fig. 6 bezeichnet 31 eine Wettkampfbahn im Zielbereich, mit den Einzelbahnen 32 und mit Wettkämpfern 42. 23 zeigt die Ziellinie, auf die die Bildachse 30 der Videokamera 4 im Gehäuse 38 ausgerichtet wird, die auf dem Stativ 34 angeordnet ist. 10 bezeichnet einen Monitor für die Wiedergabe des aktuellen Kamerabildes, das in der vorliegenden Darstellung aus den beiden Teilbildern 20 und 21 besteht, welche, wie zuvor erläutert, durch ein Taktsignal von 100 Hz erzeugt werden, zur Erzielung der erforderlichen Meßgenauigkeit von einer Hundertstel Sekunde.
Die, in den Fig. 6 und 7 dargestellte, Videokamera- 4 und Elektronikeinheit 39 in dem Gehäuse 38, ist mit einer mechanischen Visiereinrichtung, die insbesondere aus einem gehäusevorderseitig angeordneten Fadenkreuz 36 und einem gehäuserückseitig vorgesehenen Fadenkreuz 37 gebildet ist, versehen. 46 bezeichnet die durch die Fadenkreuzmittelpunkte verlaufende Visierlinie. 44 kennzeichnet einen, in Pfeilrichtung 33 manuell, mittels eines Stellknopfes 35, in der Horizontalen verschwenkbar gelagerten, feststellbaren Kameraträger, auf dem die Videokamera 4, insbesondere an einer sogenannten Objektivhalterung 47, befestigt ist. 30 markiert dort die Kamerabildachse.
In der Ausgangsstellung zur ersten Einstellung/Ausrichtung der Kameraachse 30 auf die Zielinie 23 mittels der Visiereinrichtung, ist die Videokamera 4 auf dem Kameraträger 44 derart zur Visierlinie 46 positioniert, daß die Kamerabildachse 30 axial parallelverlaufend zur Visierlinie 46 eingestellt und arretiert ist. 45 bezeichnet dort Stellschrauben, zur lösbarkraftschlüssigen Feststellung des, auf der Gehäusedecke 40 der Elektronikeinheit 39 gelagerten, verschwenkbaren Kameraträgers 44. 41 zeigt eine, auf die Visierlinie 46 bezogene, Einstellmarke, die der Ausgangsstellung des Kameraträgers 44, d.h. der axialzueinander verlaufenden Einstellung der Kamerabildachse 30 zur Visierlinie 46 entspricht.
Der Kameraträger 44 ist im Lagerpunkt 50, in der Kamerabildebene 51 und senkrecht zur Visierlinie 46, auf der Gehäusedecke 40 gelagert. Damit ist gewährleistet, daß die Kamerabildachse 30 in der erforderlichen zweiten Einstellung zur Sichtbarmachung der Ziellinie 23 auf den beiden Monitor-Teilbildern 20 und 21, mittels des Kameraträgers 44. verschwenkt werden kann, die bei der ersten Kameraeinstellung, über die Ausrichtung der Visierlinie 46 auf die Ziellinie 23, zunächst nicht abgebildet, im Bereich des Bildtrennungsbalkens 49, zwischen den beiden Teilbildern 20 und 21, auf dem Monitor 10 lag.
Anstelle einer, mittels des Kameraträgers 44, verschwenkbaren Videokamera 4 ist es auch vorgesehen, daß nur das CCD-Bildwandlerelement 1 der Videokamera 4 und/oder das Kameraobjektiv 48, in der Horizontalen verschwenkt, bzw. verschoben, werden, wie dies aus der Fig. 8 schematisch ersichtlich ist.
Auch ist daran gedacht, mittels eines, vor dem Kameraobjektiv 48 vorgesehenes Prisma, das zur Lotrechten drehbar gelagert ist, die Kamerabildachse 30, den Erfordernissen entsprechend, gegenüber der tatsächlichen Fixierung zu verschieben.
Darüberhinaus liegt es im Rahmen der Erfindung, daß anstelle einer mechanischen Visiereinrichtung mit den, in der Fig. 7 gezeigten und beschriebenen, Fadenkreuzen 36 und 37 , auch eine mechanische Visiereinrichtung mit Kimme und Korn treten kann.
Auch kann dort anstelle der beschriebenen Einrichtungen eine optische Visiereinrichtung mit einem sogenannten Zielfernrohr, oder eine optoelektronische Visiereinrichtung, beispielsweise mit einem Objektiv, einem dahintergeschalteten CCD-Sensor und einer Miniaturbildröhre mit nachgeschaltetem Sucher, treten. Es ist auch vorgesehen, daß eine Einstellung oder Verstellung des Kameraträgers 44 sowohl manuell, als auch fernwirktechnisch erfolgen kann.
Es ist auch daran gedacht, daß die Videokamera 4 unmittelbar mit einem optomechanischen, oder einem optoelektronischen Sucher mit Visiereinrichtung versehen ist, wobei die Visierlinie 46, gemäß der Fig. 7, im Objektivbereich, koaxial zur Bildachse 30 der Videokamera 4 verläuft. Zur Einstellung der Bildachse 30 kann ein mechanischer und/oder elektronischer Nonius, oder Winkelgeber vorgesehen sein, der zunächst auf die Ziellinie 23 geeicht wird. Gegenüber dieser Marke kann danach eine reproduzierbare mechanische Einstellung der Bildachse 30, manuell oder fernwirktechnisch, erfolgen.

Claims

Vorrichtung zur Messung einer Zeitspanne, insbesondere bei Sportzeitmessungen, mit einer Videokamera (4) mit einem CCD-Bildwandlerelement (1) und einer Videotaktfrequenz von 50 Hz, mit einem Monitor (10), mit einer Einrichtung zur Aufzeichnung und Wiedergabe der aufgenommenen Bilder, insbesondere zur Wiedergabe von Standbildern, mit einer Mischstufe, einerseits für den Eingang des Videospannungssignals aus der Videokamera (4) und andererseits für den Eingang von videogerecht aufgearbeiteten Spannungssignaldaten der Wettkampfzeiten aus einem zeitgesteuerten Zeichengenerator (15), mit einem, den Startimpuls auslösenden Schalter und mit einem, den Ziel impuls auslösenden Fühler, insbesondere einer Lichtschranke, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Gate-Elektroden (3) des CCD-Bildwandlerelementes (1) der Videokamera (4), insbesondere einseitig, mit einer lichtundurchlässigen, insbesondere folienartigen Abdeckung (2) abgedeckt sind, und daß der Videokamera (4) aus einem zeitgesteuerten Taktgenerator (7) eine Taktfrequenz von 100 Hz eingespeist wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdekkung (2) seitlich, bezogen auf die Aufnahmeachse der Videokamera (4), auf dem CCD-Bildwandlerelement (1) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die Hälfte der Gate-Elektroden (3) einseitig abgedeckt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die vorderseitige Abdeckkante (22), der Abdeckung (2) räumlich senkrecht verlaufend angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche von 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Monitor (10) zwei Teilbilder (20, 21) abgebildet sind, und daß auf jedem Teilbild (20, 21) eine Ziellinie (23) eingeblendet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche von 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in die Teilbilder (20, 21) auf dem Monitor (10) eine Ziellinienmarkierung (18) eingeblendet ist, die insbesondere bildvor- und -rückwärts manuell einstellbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch von 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ziellinienmarkierung (18) im zeitgesteuerten Zeichengenerator (15) erzeugt und insbesondere zusammen mit den Wettkampfzeiten (16) in die Teilbilder (20, 21) auf dem Monitor (10) eingeblendet ist.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die analog einstellbare Ziellinienmarkierung (18) mit einem analogen und/oder digitalen mechanischen und/oder elektronischen Zeitnonius versehen ist.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine EDV-Schnittstelle (52), insbesondere für den Anschluß eines digitalen datenverarbeitenden Speicher-, Ein- und Ausgabeterminals, vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die einblendbare Ziellinienmarkierung (18) mittels einer sogenannten Mouse verschiebbar ist.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die gewonnenen Wettkampfdaten auf einem ROM- oder sonstigen digitalen Datenspeicher, insbesondere auf Magnetdisketten und/oder auf CD-ROM abspeicherbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Videokamera (4) mit einer mechanischen, oder optischen, oder optoelektronischen Visiereinrichtung versehen ist, deren Visierlinie (46) axial parallelverlaufend zur Kamerabildachse (30) einstellbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildachse (30) der Videokamera (4) gegenüber der Visierlinie (46) der Visiereinrichtung, insbesondere in der Horizontalen, mechanisch, manuell oder fernwirktechnisch, einstellbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Visiereinrichtung aus zwei, in der Richtung der Kamerabildachse (30) verlaufenden, in einem gewissen räumlichen Abstand hintereinanderliegenden, Fadenkreuzen (36 und 37) gebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Visiereinrichtung aus einem Zielfernrohr, oder aus einer optoelektronischen Einrichtung mit einem Objektiv, einem dahintergeschalteten CCD-Sensor und einer Miniaturbildröhre, insbesondere mit nachgeschaltetem Sucher, gebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Visiereinrichtung kraftschlüssig im Gehäuse (38) der Videokamera- (4) und Elektronikeinheit (39) angeordnet und insbesondere mit diesem räumlich verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Visiereinrichtung unmittelbar mit der Videokamera (4) verbunden ist, daß die Visierlinie (46) der Visiereinrichtung koaxial mit der Bildachse (30) verläuft, daß ein Sucher mit Visiereinrichtung an der Videokamera (4) angeordnet ist, und daß ein mechanischer und/oder elektronischer Nonius oder Winkelgeber zur Messung und/oder Anzeige der Bildachsenverstellung vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Videokamera (4) auf einem verschwenkbar gelagerten, kraftschlüssig feststellbaren, Kamerabildträger (44) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Kamerabildträger (44) auf der Gehäusedecke ((40) der Elektronikeinheit (39) angeordnet und gelagert ist.