DE4334389A1

DE4334389A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Objektnachführung bei automatischem Zoombetrieb

Info

Publication number: DE4334389A1
Application number: DE4334389A
Authority: DE
Inventors: Kyeong-Su Yu
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 1992-10-09
Filing date: 1993-10-08
Publication date: 1994-05-05
Also published as: CN1091523A; US5434621A; GB2271442B; GB2271442A; KR940010698A; GB9320768D0; CN1081801C; KR0147572B1; JPH06201973A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Objektnachführung bei automatischem Zoombe trieb in Kameras, und insbesondere auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Objektnachführung zur Beibehaltung eines kon stanten Blickwinkels durch Anpassung an die Bewegungsrichtung und Geschwindigkeitsänderung eines Objekts oder eines Fotogra fen, der einen Camcorder benutzt.

Im allgemeinen besitzt eine Videokamera zum Zoomen eine Zoomlin se, deren Position durch einen Zoommotor verändert wird, um so eine variable Bildvergrößerung durchzuführen. Um die Treiber schaltung des Zoommotors zu vereinfachen, wird der Zoommotor üblicherweise mit einer vorbestimmten konstanten Geschwindigkeit betrieben.

Als Fokussiersystem für die Zoomlinsen einer Videokamera dienen zur Brennpunkteinstellung ein inneres Fokussiersystem, welches ein Luminanzsignal verwendet, und ein vorderes Fokussiersystem, welches einen Infrarotstrahl verwendet.

Fig. 3 ist ein Blockschaltbild, welches einen Teil des Aufbaus einer Videokamera zeigt, die ein herkömmliches inneres Fokus siersystem verwendet. In Fig. 3 wird die optische Information eines zu fotografierenden Objekts durch eine Zoomlinse 1a und eine Fokussierlinse 1b geleitet. Ihre Lichtmenge wird durch eine Irisblende 1c geregelt, um dann durch ein Ladungsspeicherelement (CCD) 1d in ein elektrisches Signal umgewandelt zu werden. Das elektrische Signal wird über einen Videoprozessor 4 als Video signal ausgegeben.

Ein Positionssignal der Zoomlinse 1a (hiernach als Zoom-Positionssignal bezeichnet), welches durch einen Zoom-Kodierer 2 festgestellt wird, zeigt die Position der Zoom linse 1a an. Das Zoom-Positionssignal wird durch einen Analog-Digital-Wandler (A/D), welcher in einem Mikrocomputer 6 enthalten ist, in ein digitales Signal umgewandelt.

Mittlerweile stellt ein Prozessor 5 zur automatischen Fokussie rung (AF) einen AF-Schätzwert fest, wobei er eine Komponente im oberen Bandbereich eines Luminanzsignals der vom Videoprozessor 4 ausgegebenen Signale verwendet. Ein AF-Motor 8a wird als Schrittmotor verwendet und ein Fotosensor 3 wird eingesetzt, um die Mittelstellung des Schrittmotors, d. h. die Mitte der Fokus sierlinse 1b festzustellen. Der Fotosensor 3 treibt den AF-Motor 8a bei der Systeminitialisierung, wie beispielsweise beim Ein schalten, und stellt die Entfernungsmitte der Fokussierlinse 1b fest, welche zur Durchführung der automatischen Fokussierung be nötigt wird.

Der Mikrocomputer 6 gibt ein Treibertaktsignal an einen AF-Motortreiberschaltkreis 8 aus, wobei er den vom AF-Prozessor 5 ausgegebenen AF-Schätzwert verwendet, um auf die geschätzte Position maximaler Schärfe zu fokussieren. Weiterhin gibt der Mikrocomputer ein Treibertaktsignal an einen Zoom-Motortreiberschaltkreis 7 aus, um die Zoomlinse 1a zu einer Zoomposition entsprechend eines Zoom-Auswahlsignals, welches durch einen Benutzer eingegeben wird, zu bewegen.

Wenn der Zoom-Motortreiberschaltkreis 7 einen Zoommotor 7a unter Verwendung des Treibertaktsignales treibt, entscheidet Mikrocom puter 6 durch ein vom Zoom-Kodierer 2 ausgegebenes Zoom-Positionssignal, ob durch einen Benutzer eine Zoomposition ausgewählt wurde, um den Zoomvorgang zu steuern.

Um in einem solchen System die betrachtete Größe eines Objekts bezüglich des Anzeigeschirms konstant zu halten, mit anderen Worten, um einen konstanten Blickwinkel beizubehalten, wenn sich das zu fotografierende Objekt vor- und zurückbewegt oder ein Fotograf sich beim Fotografieren vor- und zurückbewegt, wird der Zoomvorgang jedoch mit einer festen Zoomgeschwindigkeit betrie ben, wenn eine Auswahltaste für normales oder umgekehrtes Zoomen betätigt wird. Da der Zoomvorgang mit einer vorbestimmten Ge schwindigkeit, unabhängig von der Bewegungsgeschwindigkeit des Objekts oder Fotografen durchgeführt wird, ist es schwierig, eine konstante Objektgröße, wie sie auf dem Bildschirm betrach tet wird, beizubehalten. Da weiterhin die Auswahltaste für nor males und umgekehrtes Zoomen manuell bedient wird, ist eine ge schickte Verwendung des Zoombetriebs für Anfängerfotografen ziemlich schwierig.

Mittlerweile ist eine Zoomvorrichtung, welche eine fokussierte Einstellung während des Zoomvorganges beibehält, der US-PS 4 991 944 zu entnehmen. Um den Zoomvorgang bei dieser Vorrichtung durchzuführen, muß ein Fotograf einen Zoomschalter in eine be stimmte Richtung manuell betätigen und die Zoomgeschwindigkeit kann nicht in Anpassung an die Änderungen des Objekts auf dem Bildschirm geändert werden, so daß das Objekt nicht mit einer gleichbleibenden Größe auf dem Bildschirm fotografiert werden kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Objektnachfüh rung bei automatischem Zoombetrieb für eine Videokamera zur Ver fügung zu stellen, welches die Zoomgeschwindigkeit variiert, wäh rend es sich an die Bewegungsrichtung und an die Geschwindigkeit eines Objekts oder eines Fotografen anpaßt, um so einen festen Blickwinkel beizubehalten und dem Fotografen dadurch erlaubt, ein Objekt in einer gewünschten Größe auf dem Bildschirm zu fotografieren.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Objektnachführung für automatisches Zoomen zur Verfügung zu stellen, welche das obengenannte Verfahren durchführt.

Die erste Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Objekt nachführung für automatisches Zoomen in einer Videokamera mit einer Zoomfunktion, welches die folgenden Schritte enthält:
Auslesen von Daten einer Mehrzahl von Zoom-Nachführsteuerkurven, die das Verhältnis von Abstandsänderung einer Zoomlinse zur Ab standsänderung einer Fokussierlinse darstellen, während die Ob jektentfernung konstant bleibt;
Feststellen eines Zoom-Positionssignals, welches die Position der Zoomlinse anzeigt;
Feststellen des Änderungswertes der Zoomposition entsprechend der Entfernungsänderung eines Objekts, mit Hilfe der während des Schrittes zum Auslesen der Zoom-Nachführsteuerkurvendaten ausge lesenen Daten und des Zoom-Positionssignals; und
Einstellen der Position der Zoomlinse entsprechend der festge stellten Zoomgeschwindigkeit.

Die zweite Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zur Objektnachführung für automatisches Zoomen in einer Videokamera mit einer Zoomfunktion, welche umfaßt:
einen Speicher zur Speicherung von Daten einer Mehrzahl von Zoom-Nachführsteuerkurven, welche das Verhältnis von Abstands änderung einer Zoomlinse zu Abstandsänderung einer Fokussierlin se darstellen, während die Entfernung zum Objekt konstant gehal ten wird;
einen Zoom-Positionsdetektor zur Ausgabe eines Zoom-Positions signals, welches die Position der Zoomlinse anzeigt;
einen Zoom-Geschwindigkeitsdetektor zur Feststellung des Ände rungswerts der Zoomposition entsprechend der Abstandsänderung des Objekts, mit Hilfe der im Speicher gespeicherten Daten und des Zoom-Positionssignals; und
einen Zoom-Treiberschaltkreis zur Steuerung der Position der Zoomlinse entsprechend der festgestellten Zoomgeschwindigkeit.

Die obengenannten Aufgaben und weitere Vorteile der Erfindung werden erklärt anhand einer detaillierten Beschreibung eines be vorzugten Ausführungsbeispiels und der beigefügten Zeichnungen. Es zeigen:

Fig. 1 ein Flußdiagramm eines Verfahrens zur Objektnachführung für automatisches Zoomen nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Durchführung des in Fig. 1 gezeigten Flußdiagramms;

Fig. 3 ein Blockschaltbild eines Teils einer herkömmlichen Videokamera;

Fig. 4 einen Zoom-Nachführgraphen, welcher das Verhältnis von Zoom-Abstandsänderung zu einer Fokussierposition zeigt;

Fig. 5A, 5B und 5C die Abstandsänderung eines Objekts auf einem Bildschirm entsprechend der Änderung der Zoomposition entlang des in Fig. 4 gezeigten Zoom-Nachführgraphen; und

Fig. 6 das Verhältnis von Brennweite zu Abstand eines Objekts und Blickwinkel bei einer Änderung des Objektabstandes.

In Fig. 1 ist S1 ein Schritt zur Einstellung einer Betriebsart für automatisches Zoomen. S2, S3 und S4 sind Schritte zur Fest stellung einer Zoomposition. S5 ist ein Schritt zur Feststellung der Abstandsänderung eines Objekts. S6 und S7 sind Schritte zur Feststellung des Zoom-Änderungswertes. S8, S9 und S10 sind Schritte zur Steuerung eines Zoomvorgangs.

In Fig. 2 umfaßt die Vorrichtung zur Objektnachführung für auto matisches Zoomen nach der Erfindung einen Linsenabschnitt 10 mit einer Zoomlinse 11 zur variablen Vergrößerung eines Bildes, einer Fokussierlinse 12 zur Einstellung der Fokussierung, einer Irisblende 13 zur Steuerung der durch die Fokussierlinse 12 ein fallenden Lichtmenge, und einem CCD 14 zur Umwandlung des durch die Irisblende 13 einfallenden Lichtsignals in ein elektrisches Signal. Weiterhin umfaßt die Vorrichtung zur Objektnachführung einen Zoomkodierer 20 zur Ausgabe eines Zoom-Positionssignals, welches die Position der Zoomlinse 11 anzeigt, einen Fotosensor 30, welcher in der Mitte des maximalen Bereichs, in dem sich die Position der Fokussierlinse 12 (als Fokussierposition bezeich net) verändern kann, angeordnet ist und der Feststellung der mo mentanen Position der Fokussierlinse 12 dient, einen Videopro zessor 40 zur Verarbeitung des vom CCD 14 ausgegebenen elektri schen Signals in einer herkömmlichen Weise um ein Videosignal (z. B. ein NTSC-Signal) auszugeben, einen AF-Prozessor 50 zur A/D-Wandlung der Komponente im oberen Bandbereich des Luminanz signals des vom Videoprozessor 40 ausgegebenen Videosignals und zur Feststellung eines AF-Schätzwerts unter Verwendung eines Wertes, bei dem eine Fokussierzone entsprechend der Lage eines Objekts über eine bestimmte Zeitdauer (hier ein Feld) integriert wird, eine Eingabetastatur 60 mit einer Taste für automatisches Zoomen zur Auswahl einer Betriebsart für automatisches Zoomen, ein ROM 70 zur Speicherung von Daten einer Mehrzahl von Zoom-Nachführsteuerkurven, welche die Abstandsänderung der Fo kussierlinse 12 in Abhängigkeit der Abstandsänderung der Zoom linse 11 darstellen, während die Entfernung zu einem Objekt kon stant gehalten wird, einen Mikrocomputer 80 zur Ausgabe des ersten Treibertaktsignals im Falle, daß die Taste für automati sches Zoomen gedrückt ist, um einen Zoom-Motor 91 anzutreiben, unter Verwendung der im ROM 70 gespeicherten Daten in Abhängig keit des Änderungswertes des Objekts um die Position der Zoom linse 11 zu ändern und zur Ausgabe eines zweiten Treibertaktsig nals zum Antreiben eines AF-Motors 101, um den maximalen AF-Schätzwert, welcher vom AF-Prozessor 50 ausgegeben wird fest zustellen, einen Zoommotor-Treiberschaltkreis 90 zum Treiben des Zoommotors 91 zur Steuerung der Verschiebung der Zoomlinse 11 in Abhängigkeit des vom Mikrocomputer 80 ausgegebenen ersten Trei bertaktsignals, und einen AF-Motortreiberschaltkreis 100 zum Treiben des AF-Motors 101 zur Steuerung der Verschiebung der Fo kussierlinse 12 in Abhängigkeit des vom Mikrocomputer 80 ausge gebenen zweiten Treibertaktsignals.

Das Flußdiagramm von Fig. 1 wird nun anhand der Fig. 2 beschrie ben.

Wenn in Fig. 1 das Objekt in einem gewünschten Blickwinkel foto grafiert wird, wird im Schritt S1 festgestellt, ob die Taste für automatisches Zoomen durch einen Benutzer gedrückt wurde, um einen einen solchen Zustand beizubehalten. Die Taste für automa tisches Zoomen kann unabhängig von und neben der Auswahltaste für normales und umgekehrtes Zoomen angeordnet sein. Der automa tische Zoombetrieb nach der Erfindung kann ebenso durch eine Auswahltaste für eine automatische Betriebsart durchgeführt wer den.

Im Schritt S2 wird ein Zoom-Positionssignal (hiernach als Anfangs-Zoom-Positionssignal bezeichnet), welches vom Zoomkodie rer 20 ausgegeben wird, wenn die Taste für automatisches Zoomen gedrückt ist, um dadurch die Fokussierung zu optimieren, durch den im Mikrocomputer 80 enthaltenen A/D-Wandler in ein digitales Signal gewandelt. Wenn in diesem Fall der Zoomkodierer 20 aus verschiedenen Widerständen besteht, wird das Zoom-Positionssignal vom Zoomkodierer 20 in Form einer Spannung ausgegeben. Hier gibt das Anfangs-Zoom-Positionsignal die Anfangsbrennweite F₀ der Zoomlinse an.

Im Schritt S3 wird der Zählwert des AF-Motors 101, welcher eine optimale Fokussierposition entsprechend der Anfangs-Zoomposition anzeigt, vom ROM 70 ausgelesen, um die Entfernung eines Objektes (hiernach als Objektentfernung bezeichnet) festzustellen. Das ROM 70 kann im Mikrocomputer enthalten sein. Das ROM speichert Daten der in Fig. 4 gezeigten Zoom-Nachführsteuerkurven, d. h. den Zählwert des Zoommotors 91 entsprechend der Position der Zoomlinse 11 und den Zählwert des AF-Motors 101 entsprechend der Position der Fokussierlinse 12, welche den optimalen Fokussier zustand darstellen. Der Zoommotor 91 und der AF-Motor 101 können als Schrittmotor, als Gleichstrommotor oder als Schwingspulenmo tor ausgeführt sein. Beim Einsatz eines Schrittmotors wird die Mitte der Linse durch Verwendung eines Fotosensors festgestellt.

Hierbei sind die Zoom-Nachführsteuerkurven, welche das Verhält nis von Zoompositionen zu Fokussierpositionen angeben, in Ab hängigkeit der Entfernung einer Kamera oder eines Objekts (hier nach als Objektentfernung bezeichnet) im ROM 70 gespeichert. Die Objektentfernung wird durch eine vorgegebene Zahl N geteilt. Die Daten der Zoom-Nachführsteuerkurven sind abhängig von der Art der verwendeten Linsen. Daher werden anhand einer Zoomposition und einer Fokussierposition eine entsprechende Zoom-Nachführsteuerkurve und eine durch diese angezeigte Entfer nung, d. h. die Objektentfernung, bestimmt.

Im Schritt S4 wird die Anfangsgröße des betrachteten Objekts be rechnet. Dies geschieht unter Verwendung der im Schritt S2 fest gestellten Anfangs-Zoomposition und der Anfangs-Objektentfernung, welche durch den Zählwert (hiernach als Anfangs-Fokussierpositionszählwert bezeichnet) des als AF-Motor 101 verwendeten Schrittmotors festgestellt wird, welche die Fokussierposition entsprechend der Anfangs-Zoomposition von Schritt S3 zeigt.

Im Schritt S5 wird festgestellt, ob sich die betrachtete Größe des Objekts durch die Bewegung des Objekts oder des Fotografen geändert hat. Dabei wird die Größenänderung des betrachteten Ob jekts durch den Mikrocomputer 80 nach Maßgabe der Änderung des maximalen AF-Schätzwertes, welcher von AF-Prozessor 50 ausgege ben wird, festgestellt. Ein AF-Controller zur Feststellung dieses maximalen Wertes ist in IEEE Translation on Consumer Electronics (Vol. CE-29, Nr. 3, August 1983) und der japanischen Offenlegungsschrift hei 2-114773 offengelegt.

Wenn eine Größenveränderung des betrachteten Objekts auf dem Bildschirm vorhanden ist, mit anderen Worten, wenn im Schritt S5 eine Bewegung des Objekts oder des Fotografen stattfindet, stellt im Schritt S6 der AF-Prozessor 50 den optimalen Fokus sierzustand fest und der Zählwert (hiernach als momentaner Fokussierpositionszählwert bezeichnet) des AF-Motors, welcher der Fokussierposition beim optimalen Fokussierzustand ent spricht, wird aus dem ROM 70 ausgelesen. Außerdem stellt der Mikrocomputer 80 die momentane Objektentfernung fest, da die Ob jektentfernung, die durch die Zoom-Nachführsteuerkurve entspre chend des gezählten Wertes der momentanen Fokussierposition bei der Anfangs-Zoomposition der in Fig. 4 gezeigten Nachführsteuer kurven angezeigt wird, zur momentanen Objektentfernung wird.

In Schritt S7 wird der Änderungswert der Zoomposition mit Hilfe der Anfangs-Objektentfernung, der momentanen Objektentfernung und einer vorbestimmten Höhe auf dem CCD festgestellt. Hierbei wird der Änderungswert der Zoomposition zur momentanen Brennwei te der Zoomlinse, bei welcher die Anfangsgröße des betrachteten Objekts entsprechend der Größenänderung des betrachteten Objekts beibehalten werden kann.

In Schritt S8 wird der Anfangs-Fokussierpositionszählwert mit dem momentanen Fokussierpositionszählwert entsprechend der Größenänderung des betrachteten Objekts verglichen. Falls der momentane Fokussierpositionszählwert größer als der Anfangs-Fokussierpositionszählwert ist, so ist die momentane Ob jektentfernung geringer als die Anfangs-Objektentfernung, was anzeigt, daß das Objekt nähergekommen ist (siehe Fig. 4). In diesem Zustand wird in Schritt S9 der Zoommotor 91 in die Weit-Richtung betrieben, um so die Zoomposition um einen Wert zu verändern, der der in Schritt S7 festgestellten Zoomentfernungs änderung gleich ist.

Wenn jedoch der momentane Fokussierpositionszählwert kleiner als der Anfangs-Fokussierpositionszählwert ist, ist die momentane Objektentfernung größer als die Anfangs-Objektentfernung, was anzeigt, daß sich das Objekt fortbewegt hat (siehe Fig. 4). In diesem Zustand wird in Schritt S10 der Zoommotor 91 in die Tele-Richtung betrieben, um so die Zoomposition um einen Wert zu verändern, der der in Schritt S7 festgestellten Zoomentfernungs änderung gleich ist.

Der automatische Zoombetrieb der Erfindung, welcher an die Ände rung der betrachteten Größe eines betrachteten Objekts angepaßt ist, wird anhand der Fig. 4, 5A-5C und 6 beschrieben.

Wie in Fig. 4 gezeigt, wird ein Objekt zuerst bei einem bestimm ten Blickwinkel bei einer optimal fokussierten Anfangsposition A oder B fotografiert. Wenn sich dann die Objektentfernung ändert, verändert sich der Blickwinkel, wie in Fig. 5B oder 5C. Im Falle von Fig. 5B bewegt sich das Objekt von Position A nach Position A′, wie in Fig. 4 gezeigt ist. Im Falle von Fig. 5C bewegt sich das Objekt von Position B nach Position B′.

Um einem ungünstigen Blickwinkel wie in Fig. 5B und 5C vorzu beugen, wird die Zoomposition, d. h. die Zoomgeschwindigkeit, so verändert, daß der Anfangs-Blickwinkel von Fig. 5A beibehalten wird, selbst wenn sich die Objektentfernung verändert. Wenn sich insbesondere die Objektentfernung von Position A auf Position A′ in Fig. 4 ändert, verändert sich der Blickwinkel des Bildes von dem in Fig. 5A zu dem in Fig. 5B. Wenn dann die Zoomlinse von der Anfangs-Zoomposition AZ in die Position AZ′ (in Weit-Richtung in Fig. 4) bewegt wird, stellt sich der Blickwin kel von Fig. 5B auf den von Fig. 5A ein.

Wenn sich die Objektentfernung von B nach B′ in Fig. 4 verän dert, verändert sich der Blickwinkel des Bildes von dem in Fig. 5A zu dem in Fig. 5C. Wenn die Zoomlinse von der Anfangs-Zoomposition BZ in die Position BZ′ in Tele-Richtung be wegt wird, stellt sich der Blickwinkel von Fig. 5C auf den von Fig. A ein.

Fig. 6 zeigt das Verhältnis zwischen Brennweite, Objektentfer nung und Blickwinkel, wenn die Objektentfernung verändert wird, was anhand zweier Fälle beschrieben wird.

Fall 1: Die Position des Objekts bewegt sich von P nach Q (d. h., daß der Fotograf dem Objekt näherkommt und sich die Zoomlinse von A nach A′ bewegt). Um eine Brennweite f₁ festzustellen, die die Änderung der Zoomposition anzeigt, wird zuerst die Brennwei te f₀ von dem Zoom-Positionssignal erhalten, welches vom Zoomko dierer 20 erhalten wird. Die Entfernung L eines Objektes wird erhalten durch Auslesen der Daten der optimalen Fokussierposi tion der Anfangszoomposition aus dem ROM 70, welches Zoom-Nachführsteuerkurvendaten speichert, die das Verhältnis der Änderung der Fokussierposition zur Änderung der Zoomposition an zeigen, während die Objektentfernung konstantgehalten wird, und durch Auswahl einer Zoom-Nachführsteuerkurve, die den ausgelese nen Daten entspricht. Dementsprechend wird die durch die Zoom-Nachführsteuerkurve angezeigte Entfernung festgestellt.

In Fig. 6 bedeutet H₀ die Höhe (Größe) eines Objekts, H_c die projizierte Höhe des Objektes auf einer CCD-Oberfläche, f₀ und f₁ die Brennweiten bei den Positionen P und Q, und L₀ und L₁ die Entfernung des Objektes bei Positionen P und Q. Weiterhin wird angenommen, daß L»f und L = L₀.

Da in diesem Fall die Beibehaltung der Objekthöhe H₀ beabsich tigt ist, wird angenommen, daß H₀ konstant ist, selbst wenn sich das Objekt bewegt. Die Größe des Kamerabildschirms ist propor tional der Höhe H_c der CCD-Oberfläche 13. H_c hat einen konstan ten Wert. Daher ist

Wenn bei der Anfangsposition P des Objekts eine optimale Fokussierung auftritt, so ist die Anfangsentfernung L₀ des fotografierten Objekts durch die im ROM 70 gespeicherten Daten bekannt, wie oben beschrieben.

Mit Gleichung (1) ist

Über Gleichung (2) wird die Größe (Höhe) H₀ des Objekts erhalten. Um hier die Brennweite f₁ bei der momentanen Position Q des Objekts zu erhalten ist

Hierbei wird die Entfernung L₁ der momentanen Objektposition Q von A nach A′ in Fig. 4 verändert. Wenn die Daten der optimalen Fokussierposition entsprechend der Objektentfernungsänderung aus dem ROM 70 ausgelesen werden, um eine Zoom-Nachführsteuerkurve, die den Daten entspricht, zu finden, erhält man L₁ aus einer Entfernung, die die Zoom-Nachführsteuerkurve anzeigt.

Daher erhält man f₁ aus:

Da mit anderen Worten der Zoom-Positionswert AZ′ von Fig. 4, welcher sich von der Anfangs-Zoom-Position AZ her ändert, erhalten wird mit Hilfe der Brennweite f₁ bei der momentanen Position Q des Objekts, kann ein beabsichtigter Blickwinkel konstant gehalten werden.

Fall 2: Die Objektposition ändert sich von Q nach P (das ist, wenn sich der Fotograf vom Objekt entfernt und sich die Zoomlinse von Position B nach Position B′ bewegt).

Da hier der Abstand BZ′ in der gleichen Weise wie in Fall 1 er halten werden kann, wird der gewünschte Blickwinkel konstant ge halten.

Die vorliegende Erfindung kann bei Kameras, wie beispielsweise Fernsehübertragungskameras, Heimvideokameras, usw. wirkungsvoll eingesetzt werden.

Wie oben beschrieben, wird bei dem Verfahren und der Vorrichtung zur Objektnachführung für automatisches Zoomen nach der vorlie genden Erfindung das Objekt automatisch nachgeführt, so daß ein beabsichtigter Blickwinkel konstant gehalten wird. Dabei werden die Daten einer Zoom-Nachführsteuerkurve verwendet, die das Ver hältnis von Zoomposition zu Fokussierposition darstellen, und die Zoomgeschwindigkeit wird in Anpassung an die Entfernungsän derung des Objekts verändert, entsprechend der Bewegung eines Objekts oder eines Fotografen, um so eine feste Entfernung zwischen ihnen beizubehalten. Das Vorteilhafte an dieser Erfin dung ist daher, daß ein gewünschtes Bild auf bequeme Weise beim Fotografieren erhalten werden kann.

Claims

1. Verfahren zur Objektnachführung für automatisches Zoomen bei einer Videokamera mit einer Steuerfunktion für automatische Fo kussierung (AF) zur Feststellung eines AF-Schätzwerts unter Ver wendung eines Wertes, bei dem ein Fokussierbereich, welcher der Entfernungsänderung eines Objektes entspricht, über einen vorbe stimmten Bereich integriert wird, um so die automatische Fokus sierung zu steuern, und mit einer Zoomfunktion, wobei das Ver fahren folgende Schritte umfaßt:
Auslesen von Daten einer Mehrzahl von Zoom-Nachführsteuerkurven, welche das Verhältnis von Abstandsänderung einer Zoomlinse (11) zu Abstandsänderung einer Fokussierlinse (12) anzeigen, während die Objektentfernung konstant gehalten wird;
Feststellen eines Zoom-Positionssignals, welches die Position der Zoomlinse (11) angibt;
Feststellen des Änderungswertes einer Zoomposition, der der Ent fernungsänderung eines Objektes entspricht, unter Verwendung der im Schritt zum Auslesen von Zoom-Nachführsteuerkurvendaten aus gelesenen Daten und des Zoom-Positionssignals; und
Einstellen der Position der Zoomlinse (11) entsprechend der festgestellten Zoomgeschwindigkeit.

2. Verfahren zur Objektnachführung für automatisches Zoomen bei einer Videokamera mit einem internen Speicher (70) zur Speiche rung von Daten einer Mehrzahl von Zoom-Nachführsteuerkurven, welche das Verhältnis von Abstandsänderung einer Zoomlinse (11) zu Abstandsänderung einer Fokussierlinse (12) angeben, während die Objektentfernung konstant gehalten wird, mit einer Zoomlinse (11) und einem Zoom-Treiberschaltkreis (90) mit einer variablen Bildvergrößerungsfunktion und einer AF-Steuerfunktion zur Fest stellung eines AF-Schätzwerts, unter Verwendung eines Wertes, bei dem ein Fokussierbereich entsprechend der Entfernungsände rung eines über ein Ladungsspeicherelement (CCD) (14) fotogra fierten Objektes über einen vorbestimmten Bereich integriert wird, um so einen Zoombetrieb durchzuführen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:
Einstellen einer Betriebsart für automatisches Zoomen zur Beibe haltung einer konstanten Größe des fotografierten Objektes auf einem Bildschirm;
Feststellen der Anfangsposition der Zoomlinse (11), nachdem die Betriebsart für automatisches Zoomen eingestellt ist;
Feststellen, ob die Position des fotografierten Objektes sich verändert hat, unter Verwendung des AF-Schätzwertes;
Feststellen des Änderungswertes der Zoomposition entsprechend der festgestellten Entfernungsänderung des fotografierten Objektes; und
Steuern der Zoomlinse (11) auf die Position, die dem festge stellten Zoomänderungswert entspricht.

3. Verfahren zur Objektnachführung für automatisches Zoomen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt zur Fest stellung der Position der Zoomlinse (11) die Schritte enthält:
Feststellen der Anfangszoomposition zum Erhalten einer ihr entsprechenden Brennweite;
Auslesen von Daten einer optimalen Fokussierposition bei der festgestellten Anfangs-Zoomposition aus dem internen Speicher (70) zur Feststellung der Objektentfernung, unter Verwendung einer Zoomnachführsteuerkurve, die den Daten entspricht; und
Feststellen der Anfangsgröße des betrachteten Objekts unter Verwendung der festgestellten Anfangs-Zoomposition, der Anfangs-Objektentfernung und einer vertikalen Länge auf einem CCD-Schirm.

4. Verfahren zur Objektnachführung für automatisches Zoomen nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt zur Feststellung des Änderungswertes der Zoomposition die Schritte umfaßt:
Auslesen von Daten einer optimalen Fokussierposition entspre chend der festgestellten Abstandsänderung des fotografierten Ob jektes aus dem internen Speicher (70) zur Feststellung der mo mentanen Objektentfernung unter Verwendung einer Zoom-Nachführsteuerkurve, die den Daten entspricht; und
Feststellen der Brennweite einer Zoomlinse (11), welche sich entsprechend der Entfernungsänderung des fotografierten Objektes ändert, unter Verwendung der festgestellten Anfangs-Objektentfernung, der momentanen Objektentfernung und der vertikalen Länge auf einem CCD-Schirm (14).

5. Verfahren zur Objektnachführung für automatisches Zoomen nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt zur Steuerung der Zoomlinse (11) die Schritte umfaßt:
Vergleichen der festgestellten Anfangs-Objektentfernung mit der momentanen Objektentfernung, um so die Zoomrichtung zu bestim men; und
Treiben des Zoom-Treiberschaltkreises (90) in Abhängigkeit des Zoom-Änderungswertes, welcher der festgestellten veränderten Brennweite entspricht, in Weit- oder Tele-Richtung, in Abhängig keit des Ergebnisses des Schrittes zur Bestimmung der Zoomrich tung.

6. Verfahren zur Objektnachführung für automatisches Zoomen bei einer Videokamera mit einer Steuerfunktion für automatische Fo kussierung (AF), bei der durch eine Fokussierlinse (12) eintre tende optische Information in ein Videosignal umgewandelt wird und eine Komponente im oberen Bandbereich des Video-Helligkeitssignals als Schätzwert für die automatische Fo kussierung verwendet wird, und mit einer Zoomfunktion zur variablen Bildvergrößerung, die von einer Zoomlinse (11) und einem Zoom-Treiberschaltkreis (90) durchgeführt wird, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:
Auslesen von Daten einer Mehrzahl von Zoom-Nachführsteuerkurven, welche das Verhältnis von Abstandsänderung der Zoomlinse (11) zu Abstandsänderung der Fokussierlinse (12) darstellen, während die Objektentfernung konstant gehalten wird;
Drücken einer Taste zur Einstellung einer Betriebsart für automatisches Zoomen, um den Blickwinkel eines fotografierten Bildes konstant zu halten;
Feststellen der Position der Zoomlinse (11) nach der Einstellung der Betriebsart für automatisches Zoomen;
Feststellen, ob sich die Position des fotografierten Objektes verändert hat, unter Verwendung eines AF-Schätzwertes;
Feststellen des Änderungswertes einer Zoomposition, welcher der festgestellten Entfernungsänderung des fotografierten Objektes entspricht, unter Verwendung der im Schritt zum Auslesen von Zoom-Nachführsteuerkurvendaten ausgelesenen Daten; und
Einstellen der Zoomlinse (11) auf die Position, die dem festgestellten Zoom-Änderungswert entspricht.

7. Verfahren zur Objektnachführung für automatisches Zoomen in einer Videokamera mit einem internen Speicher (70) zur Speiche rung von Daten einer Mehrzahl von Zoom-Nachführsteuerkurven, die das Verhältnis von Abstandsänderung einer Zoomlinse (11) zur Ab standsänderung einer Fokussierlinse (12) darstellen, während die Objektentfernung konstant gehalten wird, einer Zoomlinse (11) und einem Zoom-Treiberschaltkreis (90) zur variablen Bildver größerung und einer Steuerfunktion für automatische Fokussierung (AF) zur Feststellung eines AF-Schätzwertes, unter Verwendung eines Wertes, bei dem Fokussierbereich, welcher der Entfernungs änderung eines über ein Ladungsspeicherelement (14) eingegebenen fotografierten Objektes entspricht, über einen vorbestimmten Be reich integriert wird, um so einen Zoombetrieb durchzuführen, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt:

a) Drücken einer Taste zur Einstellung einer Betriebsart für automatisches Zoomen, bei der der Blickwinkel des fotografierten Objektes konstant gehalten wird;
b) Feststellen einer Anfangs-Brennweite (f₀), die der Position der Zoomlinse (11) entspricht, nachdem die Betriebsart für automatisches Zoomen eingestellt ist;
c) Feststellen einer Anfangs-Objektentfernung (L₀) die der Anfangs-Brennweite (f₀) entspricht, unter Verwendung der im internen Speicher (70) gespeicherten Daten;
d) Feststellen der betrachteten Größe des fotografierten Objekts, unter Verwendung der Anfangs-Brennweite (f₀), der Objektentfernung (L₀) und einer projizierten Höhe (H_c) auf einer CCD-(14)-Oberfläche;
e) Feststellen der Entfernungsänderung des fotografierten Objektes mit Hilfe des AF-Schätzwertes;
f) Feststellen der momentanen Objektentfernung (L₁) durch die festgestellte Entfernungsänderung des fotografierten Objektes unter Verwendung der im internen Speicher (70) gespeicherten Daten;
g) Feststellen der momentanen Brennweite (f₁) der Zoomlinse (11) durch die festgestellte Abstandsänderung des fotografierten Objektes, unter Verwendung der momentanen Objektentfernung (L₁), der Höhe (H_c) auf der CCD-(14)-Oberfläche und der anfänglich betrachteten Größe des fotografierten Objekts;
h) Vergleichen der Anfangs-Objektentfernung (L₀) mit der momentanen Objektentfernung (L₁); und
i) Verändern der Brennweite der Zoomlinse (11) in Weit- oder Tele-Richtung entsprechend des Vergleichsergebnisses von Schritt h) und in Abhängigkeit des im Schritt g) festgestellten Wertes.

8. Vorrichtung zur Objektnachführung für automatisches Zoomen bei einer Videokamera mit einer Zoomfunktion und einer Steuer funktion für automatische Fokussierung (AF) zur Feststellung eines AF-Schätzwertes unter Verwendung eines Wertes, bei dem ein Fokussierbereich, welcher der Abstandsänderung eines fotogra fierten Objektes entspricht, über einen vorbestimmten Bereich integriert wird, um so die automatische Fokussierung zu steuern, wobei die Vorrichtung umfaßt:
einen Speicher (70) zur Speicherung von Daten einer Mehrzahl von Zoom-Nachführsteuerkurven, die das Verhältnis von Abstandsände rung einer Zoomlinse (11) zu Abstandsänderung einer Fokussier linse (12) darstellen, während die Objektentfernung konstant ge halten wird;
eine Einrichtung zum Feststellen einer Zoomposition zur Ausgabe eines die Position der Zoomlinse (11) angebenden Zoom-Positionssignals;
eine Einrichtung zur Feststellung der Zoomgeschwindigkeit zur Feststellung des Änderungswertes einer Zoomposition, welcher der Entfernungsänderung des fotografierten Objektes entspricht, unter Verwendung der im Speicher (70) gespeicherten Daten und des Zoom-Positionssignals; und
eine Zoom-Treibereinrichtung (90) zur Einstellung der Position der Zoomlinse (11) anhand der festgestellten Zoomgeschwindig keit.

9. Vorrichtung zur Objektnachführung bei automatischem Zoomen in einer Videokamera mit einer durch eine Zoomlinse (11) durchge führten Zoomfunktion, einer Steuerfunktion für automatische Fo kussierung (AF), bei der durch eine Fokussierlinse (12) eintre tende optische Information in ein elektrisches Signal gewandelt wird und eine Komponente im oberen Bandbereich des Video-Helligkeitssignals als Schätzwert für automatische Fokus sierung verwendet wird, und einem Zoom-Treiberschaltkreis (90) zur variablen Bildvergrößerung, wobei die Vorrichtung umfaßt:
eine Eingabetastatur (60) mit einer Taste für automatisches Zoomen zur Beibehaltung eines konstanten Blickwinkels eines fotografierten Objektes;
einen Zoomkodierer (20) zur Feststellung der Position der Zoomlinse (11);
einen Speicher (70) zur Speicherung von Daten einer Mehrzahl von Zoom-Nachführsteuerkurven, die das Verhältnis von Abstandsände rung der Zoomlinse (11) zu Abstandsänderung der Fokussierlinse (12) anzeigen, während die Objektentfernung konstant gehalten wird; und
eine Steuereinrichtung (80) zur Feststellung der Entfernungsän derung des Objektes unter Verwendung des AF-Schätzwertes, wenn die Taste für automatisches Zoomen gedrückt ist, und zur Ausgabe eines Treiber-Steuersignals an den Zoom-Treiberschaltkreis (90) zur Einstellung der Position der Zoomlinse (11) entsprechend der Änderung der Objektentfernung, unter Verwendung der im Speicher (70) gespeicherten Zoom-Nachführsteuerkurvendaten.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (70) in der Steuereinrichtung (80) enthalten ist.