JP2013080025A - 撮像装置および映像記録再生システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】撮影レンズは被写体からの光を集光する。リレーレンズは集光された光を伝送して平行光とする。半透過膜は平行光を透過および反射する。ミラーは半透過膜によって透過または反射されることにより導かれた光を左右2つに分光する。第1および第2の結像レンズは分光された光をそれぞれ結像させる。第1および第2の撮像素子は第1および第2の結像レンズによって結像された光をそれぞれ電子信号による視差検出画像に変換する。第3の結像レンズは半透過膜によって反射または透過された光のうち上記ミラーに導かれなかった光を結像させる。第3の撮像素子は第3の結像レンズによって結像された光を電子信号による基本画像に変換する。
【選択図】図1
Description
1.第1の実施の形態(基本画像および視差検出画像を生成する撮像部の例)
2.第2の実施の形態(基本画像および視差検出画像に基づいて視差画像を生成する撮像装置の例)
3.第3の実施の形態(基本画像および視差検出画像のRAW画像に基づいて視差画像を生成する撮像装置の例)
4.第4の実施の形態(時間方向補間を行う撮像装置の例)
5.第5の実施の形態(空間方向補間を行う撮像装置の例)
6.第6の実施の形態(映像記録再生システムの例)
[撮像部の構造]
図1は、本技術の実施の形態における撮像部の構造例を示す図である。同図(a)は被写体に向かって左から見た側面断面図であり、同図(b)は上面断面図である。同図(b)における上部が被写体に向かって右方向であり、下部が被写体に向かって左方向である。なお、同図(b)では、上方のミラー142、集光レンズ153、および、撮像素子173は表示を省略している。
図3は、本技術の実施の形態による撮像部における瞳115のイメージ図である。瞳(pupil)とは、レンズを被写体側あるいは結像側から見たときの開口絞りの像である。本技術の実施の形態による撮像部で、瞳115に相当する円の半径をrとすると、次式が成り立つ。
2r=f/F (式1)
ただし、fは焦点距離であり、FはF値である。したがって、焦点距離を固定した場合、瞳115の直径2rとF値は反比例の関係にあることがわかる。
D=8r/3π (式2)
すなわち、重心間距離Dは絞り113を絞ると、それに比例して小さくなることがわかる。換言すれば、絞り113の口径を変化させることにより、得られる立体感を調整することができることになる。このような前提を確認するために行った実験の結果を以下に示す。
図4は、重心間距離Dと基線長(ベースライン)との関係を示す図である。ここでは、交換レンズ110として#Aおよび#Bの2種類のレンズについて、重心間距離の理論値と基線長の実験値とを示している。
図5は、ズームによる拡大と視差との関係を示す図である。図5(a)では、左眼位置をL、右眼位置をRとし、被写体上の点をAおよびBとしている。A点を見込んだ角LAR(絶対視差)をA点の輻輳角θAとし、B点を見込んだ角LBR(絶対視差)をB点の輻輳角θBとすると、A点とB点の視差(相対視差)dは、次式により与えられる。なお、以下では相対視差を単に「視差」と呼称する。
d=θB−θA
ここで、角ALBをh、角ARBをgとすると、輻輳角θAはほぼhと等しく、輻輳角θBはほぼgと等しい。したがって、次式が成り立つ。
d=g−h
d≒Dδ/(DA 2−δDA)
ここで、DA,DB>>Dより、
d≒Dδ/DA 2
が成り立つ。
g'=ng
h'=nh
となる。このとき、視差d'は、次式のように表される。
d'=DB'−DA'
=g'−h'
=n(g−h)
=nd
すなわち、n倍の拡大によりn倍の視差が生じることになる。これは、テレ端側へズームしていくと立体感が増すことを意味する。換言すれば、ズーム撮影においては、短い基線長でも適正な視差を得ることができることになる。
[撮像装置の構成]
図6は、本技術の第2の実施の形態における撮像装置の一構成例を示す図である。この映像記録再生システムは、撮像部100と、映像生成部200と、映像記憶部300とを備えている。
図7は、本技術の第2の実施の形態における映像生成部200の構成例を示す図である。この映像生成部200は、信号処理部211乃至213と、画像メモリ221および222と、視差画像生成部241および242と、符号化部231および232とを備えている。
図8は、本技術の第2の実施の形態における視差画像生成部241および242の一構成例を示す図である。この視差画像生成部241および242は、それぞれ対応画素探索部245と、画素移動部246とを備えている。
図9は、本技術の実施の形態における撮像装置の動作例を示す流れ図である。まず、被写体からの入射光は、交換レンズ110およびリレーレンズ部130を介して平行光領域140に導かれ、透過型ミラー141およびミラー143乃至146によって分離される(ステップS901)。
第2の実施の形態では、画像メモリ221および222に保持された基本画像および視差検出画像に基づいて視差画像を生成していたが、この第3の実施の形態では画像メモリ221および222へ保持される前に視差画像を生成する。すなわち、この第3の実施の形態では、基本画像および視差検出画像がRAW画像である状態で、信号処理部213を用いることなく、視差画像を生成する。なお、撮像装置の全体構成は図6により説明したものと同様であるため、説明を省略する。
図10は、本技術の第3の実施の形態における映像生成部200の構成例を示す図である。この第3の実施の形態における映像生成部200は、図7における信号処理部213を不要とし、視差画像生成部241および242をそれぞれ信号処理部211および212に接続することにより構成される。
この第4の実施の形態では、視差画像を時間方向に補間して任意の時刻の画像を生成する。なお、撮像装置の全体構成は図6により説明したものと同様であるため、説明を省略する。
図11は、本技術の第4の実施の形態における映像生成部200の構成例を示す図である。この第4の実施の形態における映像生成部200は、第2の実施の形態と比べて、時間方向補間部251および252が、それぞれ画像メモリ221または222に接続されている点で異なる。時間方向補間部251および252は、それぞれ画像メモリ221および222に保持されている視差画像の映像データについて、時間方向の補間を行うものである。
図12は、本技術の第4の実施の形態における時間方向補間部251および252の構成例を示す図である。この時間方向補間部251および252は、それぞれフレームバッファ254と、対応画素探索部255と、補間処理部256とを備えている。
図13は、本技術の第4の実施の形態における時間方向補間部251および252の動作例を示す流れ図である。時間方向補間部251および252は、以下の処理を視差画像のフレームレート毎に繰り返す(L910)。
この第5の実施の形態では、視差画像を空間方向に補間して任意の位置の視点の画像を生成する。なお、撮像装置の全体構成は図6により説明したものと同様であるため、説明を省略する。
図14は、本技術の第5の実施の形態における映像生成部200の構成例を示す図である。この第5の実施の形態における映像生成部200は、第2の実施の形態と比べて、空間方向補間部260が、画像メモリ221および222に接続されている点で異なる。空間方向補間部260は、画像メモリ221および222に保持されている視差画像の映像データについて、空間方向の補間を行うものである。
図15は、本技術の第5の実施の形態における空間方向補間部260の構成例を示す図である。この空間方向補間部260は、対応画素探索部265と、補間処理部266とを備えている。
図16は、本技術の第5の実施の形態における空間方向補間部260の動作例を示す流れ図である。空間方向補間部260は、以下の処理を視差画像のフレームレート毎に繰り返す(L920)。
[映像記録再生システムの構成]
図17は、本技術の第6の実施の形態における映像記録再生システムの一構成例を示す図である。この映像記録再生システムは、撮像部100と、映像生成部200と、映像記憶部300と、映像再生部400と、表示部500とを備えている。撮像部100、映像生成部200および映像記憶部300については、図6において説明したものと同様であるため、説明を省略する。
(1)被写体からの光を集光する撮影レンズと、
前記集光された光を伝送して平行光とするリレーレンズと、
前記平行光を透過および反射する半透過膜と、
前記半透過膜によって透過または反射されることにより導かれた光を左右2つに分光するミラーと、
前記分光された光をそれぞれ結像させる第1および第2の結像レンズと、
前記第1および第2の結像レンズによって結像された光をそれぞれ電子信号による視差検出画像に変換する第1および第2の撮像素子と、
前記半透過膜によって反射または透過された光のうち前記ミラーに導かれなかった光を結像させる第3の結像レンズと、
前記第3の結像レンズによって結像された光を電子信号による基本画像に変換する第3の撮像素子と
を具備する撮像装置。
(2)前記基本画像と前記視差検出画像のそれぞれとを比較することにより前記視差検出画像のそれぞれと同じ視点の視差画像を前記基本画像に基づいて生成する視差画像生成部をさらに具備する前記(1)に記載の撮像装置。
(3)前記視差画像生成部は、
前記基本画像と前記視差検出画像のそれぞれとを比較して互いに対応する画素を探索する対応画素探索部と、
前記探索結果に基づいて前記基本画像の画素を前記視差検出画像において対応する画素の位置へ移動することにより前記視差画像を生成する画素移動部と
を備える前記(2)に記載の撮像装置。
(4)前記基本画像または前記視差検出画像を時系列のフレームとして含む映像データについて異なる時刻における2つの前記フレームを比較して互いに対応する画素を探索して、当該探索結果に基づいて前記対応する画素の中点座標およびその画素値を求めることにより任意の時刻の画像を補間する時刻方向補間部をさらに具備する前記(2)または(3)に記載の撮像装置。
(5)前記基本画像または前記視差検出画像のうちのいずれか2つを比較して互いに対応する画素を探索して、当該探索結果に基づいて前記対応する画素の中点座標およびその画素値を求めることにより任意の視点の画像を補間する空間方向補間部をさらに具備する前記(2)または(3)に記載の撮像装置。
(6)前記第1乃至第3の撮像素子の各々は、毎秒60フレーム以上のレートで前記基本画像または前記視差検出画像を生成する前記(1)から(5)のいずれかに記載の撮像装置。
(7)前記第1および第2の撮像素子の各々は、毎秒230乃至250フレームのレートで前記視差検出画像を生成する前記(1)から(6)のいずれかに記載の撮像装置。
(8)前記第1および第2の撮像素子の各々は、毎秒290乃至310フレームのレートで前記視差検出画像を生成する前記(1)から(6)のいずれかに記載の撮像装置。
(9)前記第1および第2の撮像素子の各々は、毎秒590乃至610フレームのレートで前記視差検出画像を生成する前記(1)から(6)のいずれかに記載の撮像装置。
(10)被写体からの光を集光する撮影レンズと、
前記集光された光を伝送して平行光とするリレーレンズと、
前記平行光を透過および反射する半透過膜と、
前記半透過膜によって透過または反射されることにより導かれた光を左右2つに分光するミラーと、
前記分光された光をそれぞれ結像させる第1および第2の結像レンズと、
前記第1および第2の結像レンズによって結像された光をそれぞれ電子信号による視差検出画像に変換する第1および第2の撮像素子と、
前記半透過膜によって反射または透過された光のうち前記ミラーに導かれなかった光を結像させる第3の結像レンズと、
前記第3の結像レンズによって結像された光を電子信号による基本画像に変換する第3の撮像素子と、
前記基本画像と前記視差検出画像のそれぞれとを比較することにより前記視差検出画像のそれぞれと同じ視点の視差画像を前記基本画像に基づいて生成する視差画像生成部と、
前記視差画像をそれぞれ左右の映像データのフレームとして生成して記憶部に記録させる映像生成部と、
前記記憶部に記録された前記左右の映像データを同時に再生表示させる映像再生部と
を具備する映像記録再生システム。
110 交換レンズ
115 瞳
120 レンズマウント
130 リレーレンズ部
140 平行光領域
141 透過型ミラー
142〜146 ミラー
151〜153 集光レンズ
171〜173 撮像素子
200 映像生成部
211〜213 信号処理部
221、222 画像メモリ
231、232 符号化部
241、242 視差画像生成部
245、255、265 対応画素探索部
246 画素移動部
251 時間方向補間部
254 フレームバッファ
256、266 補間処理部
260 空間方向補間部
300 映像記憶部
400 映像再生部
411、412 復号部
421、422 表示制御部
500 表示部
Claims (10)
- 被写体からの光を集光する撮影レンズと、
前記集光された光を伝送して平行光とするリレーレンズと、
前記平行光を透過および反射する半透過膜と、
前記半透過膜によって透過または反射されることにより導かれた光を左右2つに分光するミラーと、
前記分光された光をそれぞれ結像させる第1および第2の結像レンズと、
前記第1および第2の結像レンズによって結像された光をそれぞれ電子信号による視差検出画像に変換する第1および第2の撮像素子と、
前記半透過膜によって反射または透過された光のうち前記ミラーに導かれなかった光を結像させる第3の結像レンズと、
前記第3の結像レンズによって結像された光を電子信号による基本画像に変換する第3の撮像素子と
を具備する撮像装置。 - 前記基本画像と前記視差検出画像のそれぞれとを比較することにより前記視差検出画像のそれぞれと同じ視点の視差画像を前記基本画像に基づいて生成する視差画像生成部をさらに具備する請求項1記載の撮像装置。
- 前記視差画像生成部は、
前記基本画像と前記視差検出画像のそれぞれとを比較して互いに対応する画素を探索する対応画素探索部と、
前記探索結果に基づいて前記基本画像の画素を前記視差検出画像において対応する画素の位置へ移動することにより前記視差画像を生成する画素移動部と
を備える請求項2記載の撮像装置。 - 前記基本画像または前記視差検出画像を時系列のフレームとして含む映像データについて異なる時刻における2つの前記フレームを比較して互いに対応する画素を探索して、当該探索結果に基づいて前記対応する画素の中点座標およびその画素値を求めることにより任意の時刻の画像を補間する時刻方向補間部をさらに具備する請求項2記載の撮像装置。
- 前記基本画像または前記視差検出画像のうちのいずれか2つを比較して互いに対応する画素を探索して、当該探索結果に基づいて前記対応する画素の中点座標およびその画素値を求めることにより任意の視点の画像を補間する空間方向補間部をさらに具備する請求項2記載の撮像装置。
- 前記第1乃至第3の撮像素子の各々は、毎秒60フレーム以上のレートで前記基本画像または前記視差検出画像を生成する請求項1記載の撮像装置。
- 前記第1および第2の撮像素子の各々は、毎秒230乃至250フレームのレートで前記視差検出画像を生成する請求項6記載の撮像装置。
- 前記第1および第2の撮像素子の各々は、毎秒290乃至310フレームのレートで前記視差検出画像を生成する請求項6記載の撮像装置。
- 前記第1および第2の撮像素子の各々は、毎秒590乃至610フレームのレートで前記視差検出画像を生成する請求項6記載の撮像装置。
- 被写体からの光を集光する撮影レンズと、
前記集光された光を伝送して平行光とするリレーレンズと、
前記平行光を透過および反射する半透過膜と、
前記半透過膜によって透過または反射されることにより導かれた光を左右2つに分光するミラーと、
前記分光された光をそれぞれ結像させる第1および第2の結像レンズと、
前記第1および第2の結像レンズによって結像された光をそれぞれ電子信号による視差検出画像に変換する第1および第2の撮像素子と、
前記半透過膜によって反射または透過された光のうち前記ミラーに導かれなかった光を結像させる第3の結像レンズと、
前記第3の結像レンズによって結像された光を電子信号による基本画像に変換する第3の撮像素子と、
前記基本画像と前記視差検出画像のそれぞれとを比較することにより前記視差検出画像のそれぞれと同じ視点の視差画像を前記基本画像に基づいて生成する視差画像生成部と、
前記視差画像をそれぞれ左右の映像データのフレームとして生成して記憶部に記録させる映像生成部と、
前記記憶部に記録された前記左右の映像データを同時に再生表示させる映像再生部と
を具備する映像記録再生システム。
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