包括攝像機和分光器的視頻成像系統的制作方法
【專利說明】包括攝像機和分光器的視頻成像系統
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請要求于2013年8月2日遞交的美國臨時申請號為61/861,748的權益，通過引用的方式將其整體包括在本文中。
技術領域
[0003]本發明涉及包括多個攝像機和多個分光器的視頻成像系統。
【背景技術】
[0004]對具有極高分辨率(例如，像素數)的視頻內容的需求日益增加。例如，在當今的數字簽名中的像素數可以是幾千萬甚至數億。提供如此高分辨率的視頻內容可能是具有挑戰性的。特別是，難以生成這些高分辨率的實景視頻，因為在高分辨率顯示器中的像素數可以超過在數碼攝像機中的像素數。
【發明內容】
[0005]成像系統包括第一多個攝像機和第二多個分光器，所有這些都固定地附接到殼體。在一些示例中，成像系統可以包括安裝在殼體中的三個攝像機和兩個分光器。在一些示例中，成像系統可以包括布置在殼體內的三個以上的攝像機和兩個或更多的分光器。每個攝像機具有從該攝像機伸出、從至少一個分光器透射或反射、并朝向場景延伸的光軸。在一些示例中，來自攝像機的光軸在角度上全都彼此移位，使得攝像機可以收集來自于場景的不同部分的光。在一些示例中，攝像機具有當光路展開時在橫向和縱向方向上都重合的入射光瞳。在其他示例中，攝像機具有當光路展開時在橫向和縱向方向上都重合的結點(nodal point)。由攝像機收集的場景的部分可以彼此直接相鄰或可以稍微重疊。成像系統包括可以將場景的部分拼接在一起的軟件。軟件可以同步從各種攝像機捕捉到的圖像。例如，軟件可以將來自于多個攝像機的經同步的膠片(footage)組裝成單個圖像。在一些示例中，軟件可以實時地執行拼接，并且可以輸出包括該拼接圖像的單個視頻流(或文件)。系統可以產生比單獨的攝像機具有更高分辨率(例如，更多的像素)的視頻圖像。
【附圖說明】
[0006]圖1是示例視頻成像系統的示意性側視圖。
[0007]圖2是圖1的視頻成像系統的透視圖。
[0008]圖3是圖1和圖2的視頻成像系統的示意性側視圖。
[0009 ]圖4是圖1和圖2的視頻成像系統中的具有重合入射光瞳的兩個攝像機的展開光路的示意圖。
[0010]圖5是圖1和圖2的視頻成像系統中的具有重合結點的兩個攝像機的展開光路的示意圖。
【具體實施方式】
[0011]圖1是示例視頻成像系統100的示意性側視圖。視頻成像系統100可以用于捕捉具有相對高分辨率(例如，每幀的像素數)的高端視頻。視頻成像系統100包括四個攝像機102、104、106、108，這些攝像機彼此同步或與外部時鐘信號同步。攝像機102、104、106、108可以被固定地安裝到殼體(未示出)。殼體可以被安裝在三腳架112上、可以是手持式的、或者可以被安裝在適當的裝備上。在一些示例中，每個攝像機102、104、106、108包括其自己的鏡頭或鏡頭組合;在其他示例中，攝像機102、104、106、108可以全部共享一個或多個共同的鏡頭元件。
[0012]視頻成像系統100接收來自場景110的光。盡管可以使用任何適當的場景，在圖1中場景110由人的輪廓示意性地表示。場景可以與視頻成像系統100相距固定的距離，其中該固定距離可以從幾英寸延伸到無限遠處。
[0013]圖2是圖1的視頻成像系統100的透視圖。視頻成像系統100中的每個攝像機102、104、106、108捕捉場景110的相應部分202、204、206、208。所捕捉的部分202、204、206、208可以彼此直接相鄰，或可以稍微重疊，以使得所捕捉的部分202、204、206、208可以被拼接在一起，以形成場景110的完整圖像。可以在軟件中執行拼接，或者實時地處理或者在稍后的時間里保存視頻膠片之后再進行后置處理。
[0014]每個攝像機102、104、106、108接收來自場景110的光錐。通常，攝像機中的傳感器是矩形的，使得錐體具有由傳感器邊緣限定的矩形邊。盡管光從場景110向視頻成像系統100傳播，設想錐體為從視頻成像系統100向場景110延伸可能會有幫助。圖2顯示了從各個攝像機 102、104、106、108顯出的錐體212、214、216、218。每個錐體212、214、216、218在其中心具有中軸線222、224、226、228。錐體從各個攝像機處的入射光瞳向場景110的相應部分202、204、206、208延伸。
[0015]在圖2的示例中，所述部分202、204、206、208被布置為完整場景110的象限。在其他示例中，所述部分可以被線性地布置、交錯排列地布置、或不規則地布置。每個部分可以具有與各攝像機中傳感器的縱橫比相對應的縱橫比。
[0016]圖3是視頻成像系統100的另一側視圖，詳細顯示了在視頻成像系統100處的中軸線222、224、226、228。中軸線從各個攝像機102、104、106、108的入射光瞳，經過從分光器304、310、318的各種透射和反射，朝向場景110的不同部分延伸。適當的分光器的示例是局部鍍銀的反射鏡，與入射光成45度角，其透射大約50%的入射光和反射大約50 %的入射光。分光器不是分色光束分離器，并且具有跨整個可見光譜大致相同的反射率。分光器可以安裝有適當的光擋板306、312、320，其阻止經過分光器的一個透射路徑。
[0017]中軸線222起始于攝像機102的入射光瞳的中心，由分光器304反射，透射經過分光器310，并且離開殼體300。中軸線224起始于攝像機104的入射光瞳的中心，透射經過分光器304，透射經過分光器310，并且離開殼體300。中軸線226起始于攝像機106的入射光瞳的中心，由分光器318反射，由分光器310反射，并且離開殼體300。中軸線228起始于攝像機108的入射光瞳的中心，透射經過分光器318，由分光器310反射，并且離開殼體300。
[0018]在離開殼體300后，中軸線222、224、226、228都指向共同的場景110，但是在角度上彼此分離。在圖3中，中軸線226和228延伸進入頁面的平面，而中軸線222和224延伸出頁面的平面。
[0019]圖3中的攝像機102、104、106、108在角度上稍微地遠離正交方向，以使得中軸線222、224、226、228都在角度上稍微地遠離正交軸308、314。
[0020]在一些示例中，攝像機被成對安裝。例如，攝像機102，104被安裝在副殼體302上，攝像機106、108被安裝在副殼體316上，而副殼體302、316被安裝殼體300內。
[0021]圖4顯示了當光路展開時的攝像機102、104與相應的中軸線222、224。攝像機102、104被定向為使得當光路展開時，它們各自的入射光瞳402在橫向和縱向方向上都重合。攝像機102、104被定向為在它們各自的中軸線222、224之間具有角間隔404。
[0022]作為替代，圖5顯示了當光路展開時的攝像機102、104與相應的中軸線222、224。攝像機102、104被定向為使得當光路展開時，它們各自的結點502在橫向和縱向方向上都重合。攝像機的結點通常位于攝像機的主體內，而不是在攝像機的前表面。在某些情況下，結點大約是在從攝像機的前端往后三分之一長度處。攝像機102、104被定向為在它們各自的中軸線222、224之間具有角間隔404。
[0023]在圖1和圖3的示例中，分光器被定向為使得反射光束通常保持在圖形的頁面的平面內。例如，光從場景110朝向分光器310行進，在圖3中從右向左移動，50%被分光器310反射而在圖3中向下行進。分光器有其他適當的取向。例如，一個或多個分光器可以將反射部分引導進入圖3中的頁面中或頁面外。作為示例，分光器310可以旋轉90度，使得光從場景110朝向分光器310行進，在圖3中從右向左移動，50%被分光器310反射而行進到頁面之外，在圖3中朝向觀察者。分光器304、318也可以具有將反射部分引導出圖3中的頁面的平面之外的取向。作為另一種選擇，一個或多個分光器可以相對于正交軸308旋轉任意適當的方位角，包括45度、90度、135度、180度、225度、270度、或315度。
[0024]在圖1-3的示例中有四個攝像機。替代地，可以有三個攝像機、五個攝像機、六個攝像機、七個攝像機、八個攝像機、或多于八個的攝像機。例如，具有四個攝像機和三個分光器的系統可以將像素分辨率