JP3235441U - 1枚の撮像素子の1台のカメラの映像を既存のすべての3d形式にエンコードする - Google Patents

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Abstract

【課題】1枚の撮像素子の1台のカメラの1本の出力映像信号を任意の3Dエンコード形式にし、その形式で録画でき、その形式で任意のディスプレーで3D動画や3D写真を観ることができる映像合成装置を提供する。【解決手段】映像合成装置は、カメラ、ビデオキャプチャーカード、コンピュータを含む。カメラは、左・右眼に相当する2本の光路2、3を持つ3D撮影レンズを有し、左光路像はその長辺の中央で分割した撮像素子の左半分へ、右光路像は右半分側へ結像する。撮像素子上の結像を映像信号にし、キャプチャーカードに出力する。カード内で2本のストリームに分岐して、1本はアプリでPC処理へ、他の1本はループスルーして出力端子へ出力し、この出力端子ともう1個の入力端子をケーブル接続する。左・右眼の2光学像を写した1本のビデオストリームをアプリで2度、PCに取り込み、任意の形式に3Dエンコードする。【選択図】図1

Description

本考案は、左眼右眼の2光学像を任意の3D形式のエンコードにして、録画、ディスプレー表示するところの、3Dビデオ技術の分野である。
従来、2台のカメラの2本の映像信号により3D(立体/ステレオ)動画(ビデオ)や写真(静止画)を制作する。
更に、1枚の撮像素子の1台のカメラにより3D動画を撮影/制作した事例はない、あるいはあったとしてもてもカメラ内でのSide_By_Side形式エンコーディングに限定される。
また、2枚の撮像素子内蔵の1台のカメラによる3D動画の撮影/制作は既にみられる。
1枚の撮像素子の1台のカメラの1本の出力映像信号を遅延なく任意の3Dエンコード形式にし、その形式で録画でき、その形式で任意のディスプレーで3D動画や3D写真を表示しようとする課題である。
任意の3Dエンコード形式とは、サイドバイサイド、トップアンドボトム、ラインバイライン、フレームシーケンシャルや視差バリヤー用途とレンチキュラー用途の3Dビデオ合成(エンコード)方式であり、今後に生み出されるエンコード形式である。
3Dアダプター付きの撮影レンズ、内視鏡や顕微鏡等の左眼と右眼の2光学光路の像を1枚の撮像素子が水平長辺の中央で2領域に分けて受光する。
1枚のフレームは左右の光学像がそのまま変形なく左右に並んだ映像となる。
カメラからこの映像がHDMI又はSDIケーブル1本(QUAD‐SDIなら4本)で出力する。
このケーブルを2分配し、2台のキャプチャーカードへ入力し、取込み、エンコード、録画あるいは表示用アプリケイションソフトウエアでPCへ取り込む。
このアプリに任意のアスペクト比で画像を切り取る画像クロップ機能を付ける。キャプチャーカードから左目の映像部分を例えば16:9で切り取れば、2台目のキャプチャーカードから右目の映像部分をを16:9で左目と同一の視野をクロップする。
この切り取った左目と右目の2本の映像をアプリで任意の3Dにエンコードし、1本の動画や写真にする。
こうして、3Dエンコードした1本の映像ストリームを録画したり、PCから表示あるいは出力する。
撮像素子が光学像を受光し、信号処理し、カメラ出力まで2D映像の処理・手法と同一であり、市販されているレンズ、顕微鏡、内視鏡等、そしてカメラが使用でき、3D専用カメラを必要とせず、3Dエンコード処理をする際に、高性能PCはカメラ内処理より速く、表示までの遅延が少ない。
又、1本の同じ映像ストリームを2度使用して左右2本の視差のある映像ができる。これは左眼右眼用の2台のカメラで撮影した2本の視差のある映像と変わるところが無い。
従って、2台のカメラを使用した場合に可能な3Dエンコード形式や録画方式等は1枚の撮像素子の1台のカメラの本考案で可能となる。
対物レンズとカメラを繋ぐアダプター鏡筒の断面図。レンズマウントには市販の撮影レンズ、顕微鏡や内視鏡が、カメラマウントには市販のカメラが付く。 キャプチャーカード及び結線図。 カメラ内部の撮像素子とその周辺に光学像が投影された説明用模式図。LLLやRRRの文字は説明の為書き入れたもので像ではない。 撮像素子の受光像をカメラが横縦比16:9の映像にした模式図。縦横(アスペクト)比は4:3、3:2、1:1でも何でもよい。 上記の映像を16:9で左目像をクロップし、同じ縦横比と視野域で右目像をクロップした映像の図。実際には各々図4と同一の大きさの画面である。 上記の左目像映像と右目像映像を用いてPCで3Dにエンコードした映像の模式図
考案を実施する為の形態
左眼右眼用2本の光路の1本(台)の撮影レンズに1枚の撮像素子の1台のカメラを装着する。カメラから映像はケーブル1本(QUADーSDIなら4本)で出力し、それを分配器で2本に分配する。これをビデオキャプチャーカード2台にそれぞれに接続する。もしくは、各々独立した2入力端子、そこからループスルーアウトする1出力端子装備の1台のキャップチャーカードであっても良い。
この2本の映像ストリームをPCへ外付けならUSB端子で、内蔵するならPCIe経由でPCのアプリケーションソフトウエアで取込む。最初の1本のストリームは左(右でも可)目相当の光学像を任意のアスペクト比でクロップする。後の1本のストリームは右(左でも可)目相当の光学像を最初のそれと同じアスペクト比、かつ同じ視野領域でクロップする。
このクロップした2本のストリームを用いて、3D形式にエンコードする。以後、2台のカメラを使用する従来のプロセスと同じ。映像はHDMI又はケーブル1本で出力し、それをキャプチャーカードに接続する。これが入力端子2個以上、ループスルー出力端子1個以上、かつPCIeでPCに内蔵する仕様であると分配器が不要になりスッキリとしたシステムになり、カード内で2本のストリームに分岐して、1本はアプリでPCでの処理へ、他の1本はループスルーして出力端子へ、この出力端子と入力端子をケーブル接続すると、PCの外に出て、Uターンしてこの入力端子からキャプチャーカードに戻り、アプリでPCの処理へ進む。
最初の1本のストリームは左(右でも可)目相当の光学像を任意のアスペクト比でクロップする。後の1本のストリームは右(左でも可)目相当の光学像を最初のそれと同じアスペクト比と同じ視野領域でクロップする。このクロップした左目像相当のストリームと右目のそれをアプリで3Dエンコード処理をする。
以後は2台のカメラを使用する従来のプロセスと同じ。
本発明は、1枚の撮像素子に左右眼の2光学像を写し込み、カメラの外部のPCで、左右眼像相当の2本のビデオストリームを切り出して、この2本を用いて3Dエンコードし、3Dビデオや3D写真を視聴する。
従って、1台のカメラがあれば良いし、特殊な3Dカメラが不要で経済的であり、外形もコンパクトになり使い勝手が良い。民生用に、業務用途にも利用されるが、特に医療分野の手術顕微鏡や細隙灯顕微鏡、あるいは内視鏡に搭載してヘッドアップサージャリーを普及させる。医療、放射線分野の映像検査器機が2D写真・ビデオから3D映像になる。
又、1台のPCで遅延を回避して、1本のビデオストリームを左右眼の視差のある2本のストリームを製作し、任意の形式にエンコードし、記録し、表示出力できるから分野を問わず、最適なエンコード形式で3D視聴される。
1 対物レンズ用マウント
2 右側光路
3 左側光路
4 カメラマウント
5 遮光板
6 アダプター鏡筒
7 映像入力端子
8 映像出力端子
9 映像入力端子
10 キャプチャーカード
11 カメラ内部の撮像素子周りにに光学像が投された様子。LLLやRRRの像は実際には反転している。
12 左光路のイメージサークル
13 撮撮素子
14 遮光板の効果を想定する境界
15 右光路のイメージサークル
16 1枚のフレーム上の左側の左光路映像
17 1枚のフレーム上の右側の右光路映像
18 左光路映像をクロップ。1枚のフレームに左光路のみの映像
19 右光路映像をクロップ。1枚のフレームに右光路のみの映像
20 上記18と19をPCで3Dエンコードした映像

Claims (3)

  1. 3Dアダプター付きの撮影レンズ、内視鏡や顕微鏡等の左眼と右眼の2光学光路の像を1枚の撮像素子が水平長辺の中央で2領域に分けて受光する。
    1枚のフレームは左右の光学像がそのまま変形なく左右に並んだ映像となる。
    カメラからこの映像がHDMI又はSDIケーブル1本(QUAD‐SDIなら4本)で出力する。
    この撮像方法、この撮像方法によりできる映像とこの映像のカメラ出力よりなる動画・写真の制作方法
  2. カメラからの映像をHDMIまたはSDI(QUAD−SDIならケーブル4本)ケーブル1本でキャプチャーカードに接続する。キャプチャカードは各々独立した入力端子2個以上、この入力映像のループスルー出力端子1個以上を備え、カメラからの入力映像を2本に分岐して、1本はアプリでPC処理へ、他の1本はループスルーして出力端子へ、この出力端子ともう1個の入力端子をケーブル接続すると、映像ストリームはPCの外に出て、Uターンしてこの入力端子からキャプチャカードに戻り、アプリでPC処理へと進むところのキャプチャーカードの出力端子とその入力端子を結線する方式。
  3. 同じ映像のストリームを2本用いて、1本目のストリームのフレームの左側半分を任意のアスペクト比でクロップし、2本目のストリームのフレーム上の右側半分を同じアスペクト比、かつ同じ視野域をクロップすると左目像の映像と右目像の映像の2本のストリームができる。この2本を用いて任意の形式の3Dにエンコードする、映像ストリームの使用とクロッピングする方法
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