KR100987322B1 - 3차원 입체 카메라 - Google Patents

Abstract

본 발명은 3차원 입체 카메라에 관한 것으로서, 2개의 렌즈를 통해 편광된 영상을 위상 변경시켜 하나의 영상으로 촬영하고, 이 영상을 표시장치를 통해 입체적으로 확인할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 3차원 입체 카메라는, 좌우측의 영상을 편광시키는 한 쌍의 좌우측 편광수단과, 상기 좌우측 편광수단에 의하여 편광되고 하나가 된 영상의 위상을 제어신호에 의하여 변경시키도록 설치되는 광위상 변경장치와, 상기 광위상 변경장치에 의하여 위상이 변경된 입체영상을 촬영하도록 설치되는 촬영수단과, 상기 촬영수단에 의하여 촬영된 3차원 입체 영상을 영상 처리하고 표시장치를 통해 출력되도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

광위상 변경장치, 입체, 영상, 편광렌즈

Description

3차원 입체 카메라{3-DIMENSIONAL CAMERA}

본 발명은 3차원 입체 카메라에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 2개의 렌즈를 통해 편광된 영상을 위상 변경시켜 하나의 영상으로 촬영하고, 이 영상을 표시장치를 통해 입체적으로 확인할 수 있도록 하는 3차원 입체 카메라에 관한 것이다.

일반적인 디지털 카메라는, 피사체의 2차원정보를 기록하는 것으로, 피사체의 광학적 영상을 전기적 영상으로 변환시켜 메모리에 저장시키고, 필요에 따라 메모리에 저장된 영상을 리드(Read)하여 프린트하거나 또는 컴퓨터로 전송하여 처리할 수 있다. 즉, 하나의 광학계로 하나의 영상을 촬영하고 디스플레이 하면, 2차원인 평면적 영상이 된다.

그러나, 사용자의 다양한 욕구에 따라 평면영상이 아닌 입체적 영상을 보고자하는 경향이 증가하고 있으며, 이에 따라 다양한 입체영상장치가 개발되고 있다.

그러나, 종래의 디지털 카메라는, 단지 평면 영상만을 기록하여 디스플레이하기 때문에 촬영되는 영상을 입체적으로 보고자하는 경우에는, 편광렌즈 등으로 만들어진 별도의 편광안경을 사용하여야만 하는 불편한 점이 있다.

일반적으로 입체영상이라 함은, 3차원 공간에 있는 것처럼 보이는 영상을 말한다. 상기한 입체영상을 보기 위해서는, 실제로 3차원 영상을 재현하는 방법도 시도되고 있지만, 좌우의 눈에 각기 좌우 방향에서 본 것과 동일한 영상을 제시하여 두 눈에 시차를 주고 이것을 합성하여 하나의 입체 영상으로 보이게 하는 방법이 널리 사용된다.

그리고, 좌우 양방향의 영상을 분리하여 좌우 각각의 눈에 보이게 하는 방법으로, 편광 안경, 색 필터 안경 또는 스크린 등이 이용된다.

한편, 입체 카메라는, 사람이 두 눈으로 물체를 입체시하고 원근을 판단하게 되는 원리를 응용하고 있다. 즉, 사람의 두 눈 간격이 대체로 6 ~ 7cm 정도임을 감안하면, 입체 카메라는 6.5 ~ 7cm 정도의 간격을 두고 같은 성능의 렌즈를 좌우에 나란히 설치한 쌍안 카메라로 이루어져 있다. 그리고, 두 렌즈는 초점 조절과 노출 조절, 셔터의 작동이 연동되도록 설계되어 있다.

상기한 입체 카메라는, 동영상 또는 정지 영상 등의 3차원 영상을 베리어, 렌티큘라, 홀로그램, 적청안경, 편광안경 등을 사용한 여러방식의 입체 기법을 사용하여 제작되기도 한다.

상기한 여러방식의 입체 기법을 사용하여 제작되는 3차원 영상은, 선행적으로 삼차원 데이터를 구비해야 한다. 종래에는 이 삼차원 데이터를 획득하기 위해, 인위적으로 삼차원 그래픽 소프트웨어를 사용하여 만들어 내거나, 아날로그 필름 방식의 스테레오카메라로 촬영하고, 이를 다시 현상하여 삼차원 전용 현상기기를 통해 렌티큘라 필름 인화지에 다중합성 인화하여 제작하였다.

또한, 영상의 경우에는, 특수삼차원 스테레오 카메라로 촬영하고, 이를 적청 애널라이저 처리하여 영상을 합성한 다음, 적청안경이나 편광안경 등을 이용하여 입체를 구현함으로써 입체영상을 감상할 수 있도록 하고 있다.

그러나, 이러한 종래의 방법은, 삼차원 영상을 제작하거나 영상물로 출력하는데 많은 노력과 시간이 소요되는 단점이 있다. 이로 인해 많은 제작비용이 소요되는 문제점이 있다.

그리고, 상기한 바와 같이, 그래픽 소프트웨어 및 아날로그 필름 방식으로 제작된 삼차원 영상은, 현실감이 떨어지고 선명하지 못한 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해소하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은, 2개의 렌즈를 통해 편광된 영상을 위상 변경시켜 하나의 영상으로 촬영하고, 이 영상을 표시장치를 통해 입체적으로 확인할 수 있도록 하는데 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 3차원 입체 카메라는, 좌우측의 영상을 편광시키는 한 쌍의 좌우측 편광수단과, 상기 좌우측 편광수단에 의하여 편광되고 하나가 된 영상의 위상을 제어신호에 의하여 변경시키도록 설치되는 광위상 변경장치와, 상기 광위상 변경장치에 의하여 위상이 변경된 입체영상을 촬영하도록 설치되는 촬영수단과, 상기 촬영수단에 의하여 촬영된 3차원 입체 영상을 영상 처리하고 표시장치를 통해 출력되도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 한 쌍의 좌우측 편광수단과, 상기 좌우측 편광수단을 통과해 편광된 영상을 제어신호로 위상 변경시키는 광위상 변경장치와, 상기 광위상 변경장치에 의하여 위상이 변경된 영상을 촬영하는 촬영수단과, 상기 촬영수단에 의하여 촬영된 3차원 입체 영상이 디스플레이수단에 출력되도록 하는 제어부를 포함하는 3차원 입체 카메라에 있어서, 상기 편광수단은, 좌측미러를 통해 좌측영상을 좌측편광판을 통과하도록 하는 좌측편광부와, 우측미러를 통해 우측영상을 좌측편광판을 통과하도록 하는 우측편광부와, 상기 좌우측편광부에 의하여 편광된 영상을 혼합하도록 설치된 영상혼합프리즘을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 광위상 변경장치 및 촬영수단 사이에는, 하나의 영상만이 통과하도록 하는 렌즈가 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 편광수단은, 좌측미러의 전면에 좌측영상이 통과하도록 설치되는 좌측렌즈와, 우측미러의 전면에 우측영상이 통과하도록 설치되는 우측렌즈를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 편광수단에 의하여 편광된 영상을 광위상 변경장치로 위상을 변경시켜 하나의 입체영상을 얻을 수 있는 효과가 있다.

또한, 광위상 변경장치에 의하여 형성되고 촬영된 입체영상을 표시장치에 간 단히 출력시켜 볼 수 있는 효과가 있다.

또한, 카메라에 편광수단과 광위상 변경장치를 적용시켜 형성된 입체영상을 처리함으로써 3차원 입체 카메라를 간단하게 구성할 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예를 첨부한 도면에 의하여 상세하게 설명한다.

본 발명에 따른, 3차원 입체 카메라는, 도 1에 도시한 바와 같이, 영상을 편광시키는 편광수단(4)을 구비한다. 상기한 편광수단(4)은, 한 쌍의 좌우측 편광렌즈(6)(8)로 구성된다. 상기 좌우측 편광렌즈(6)(8)는, 각각 다른 각도에서 피사체 상을 결상하기 위하여 일정한 간격을 두고 설치된다.

상기한 좌우측 편광렌즈(6)(8)는, 좌우측 영상을 90ㅀ로 편광시키고, 카메라에 탈부착 가능하도록 제작할 수도 있다.

그리고, 상기 3차원 입체 카메라에는, 좌우측 편광렌즈(6)(8)를 통과해 편광된 영상을 위상 변경시키는 광위상 변경장치(10)가 설치되어 있다. 상기한 광위상 변경장치(10)는, 시간에 따라 광위상을 다르게 변경하는 장치이며, 후술하는 제어부(12)의 신호로 제어된다.

또한, 상기 광위상 변경장치(10)를 통과하면서 위상이 변경된 영상은, 광위상 변경장치(10)의 다음 경로에 설치되어 있는 촬영수단(14)에 의하여 촬영된다.

상기한 촬영수단(14)으로 촬영된 3차원 입체 영상은, 제어부(12)의 신호에 의하여 표시장치(도시 생략)를 통해 디스플레이되도록 출력된다. 상기 제어부(12) 는, 광위상 변경장치(10) 및 촬영수단(14)을 제어하고, 미리 입력된 영상처리 프로세서에 의하여 입체영상을 처리한다.

상기한 바와 같이 입체영상을 처리하는 제어부(12)는, 디지털 카메라에서 일반적인 기술인 촬상 소자에 의하여 처리된 전기적 신호를 샘플링하거나, 또는 신호 게인(Gain)을 조절하여 화이트 발란스(White Balance)를 제어하는 등의 촬상 신호처리 회로와, 처리된 신호를 디지털 변환시키는 A/D변환 회로와, 변환된 디지털 신호를 처리하는 디지털 신호처리 회로와, 상기 촬상 신호처리에서 처리된 다수의 신호를 원래의 영상으로 재현할 수 있도록 합성하여 출력하는 합성회로와, 상기 신호처리 동작을 제어하는 제어회로 등을 포함하여 이루어진다. 상기한 제어부의 구성은 공지 기술이므로 상세한 작동 설명은 생략하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 3차원 입체 카메라의 다른 실시예 구성을 도시한 도면이다. 상기 3차원 입체 카메라는, 좌우측편광부(16)(18) 및 영상혼합프리즘(20)으로 구성된 편광수단(4)을 구비한다.

상기한 좌측편광부(16)는, 좌측미러(22)와 좌측편광판(24)으로 구성되어 영상의 좌측 편광 경로를 형성한다. 상기한 좌측편광부(16)는, 좌측미러(22)에 의해 경로가 꺽인 좌측영상이 좌측편광판(24)을 통과하도록 한다. 상기 좌측영상은, 좌측편광판(24)에 의하여 영상의 위상이 90ㅀ로 편광된다.

그리고, 상기 우측편광부(18)는, 우측미러(26)와 우측편광판(28)으로 구성되어 영상의 우측 편광 경로를 형성한다. 상기한 우측편광부(18)는, 우측미러(26)에 의해 꺽인 우측영상이 우측편광판(28)을 통과하도록 한다. 상기 우측영상은, 우측 편광판(28)에 의하여 영상의 위상이 90ㅀ로 편광된다.

또한, 상기 영상혼합프리즘(20)은, 편광된 좌우측 영상을 혼합할 수 있도록 좌우측편광부(16)(18)의 사이에 설치된다. 상기한 영상혼합프리즘(20)은, 좌우측편광판(24)(28)을 통과한 좌우측 영상을 양쪽에서 전달받아 혼합한다.

상기 영상혼합프리즘(20)에서 혼합된 영상은, 좌우측편광판(24)(28)이 배치되고 있지 않는 영상혼합프리즘(20)의 일측을 통해 광위상 변경장치(10)에 전달된다.

상기 혼합된 영상이 전달된 광위상 변경장치(10)는, 제어부(12)의 영상처리 신호에 의하여 영상혼합프리즘(20)을 통해 전달받은 영상의 위상을 변경한다.

또한, 상기 3차원 입체 카메라는, 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 광위상 변경장치(10) 및 촬영수단(14)사이에 렌즈(30)를 설치하여 광위상 변경장치(10)를 통해 위상이 변경된 하나의 영상만을 촬영수단(14)으로 촬영할 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 3차원 입체 카메라의 또 다른 실시예 구성을 도시한 도면이다. 상기 3차원 입체 카메라는, 편광수단(4)의 좌우측편광부(16)(18)에 각각 좌우측렌즈(32)(34)가 더 설치된다.

상기한 좌측렌즈(32)는, 좌측미러(22)의 전면에 좌측영상만이 통과하도록 설치되고, 우측렌즈(34)는, 우측미러(26)의 전면에 우측영상만이 통과하도록 설치된다.

이하, 상기한 바와 같이 이루어지는 본 발명의 작용을 설명한다.

먼저, 3차원 입체 카메라로 임의 피사체를 촬영하기 위하여 3차원 입체 카메 라에 전원을 인가한다. 3차원 입체 카메라에 전원이 인가되면, 카메라의 모든 구성요소는 초기화되면서 촬영대기 상태가 된다.

촬영대기 상태에서 각기 다른 각도에서 결상된 좌우측 영상은, 좌우측 편광렌즈(6)(8)를 통과하면서 상호 90ㅀ 위상으로 편광된다.

상기 좌우측 편광렌즈(6)(8)에 의하여 편광된 영상은, 광위상 변경장치(10)에 하나의 영상이 되어 도달된다. 이에 따라, 좌우측 영상이 하나로 되어 광위상 변경장치(10)에 도달되면, 광위상 변경장치(10)는, 제어부(12)의 영상 처리신호에 의하여 편광된 영상의 위상을 변경시킨다.

이렇게 광위상 변경장치(10)에 의하여 위상이 변경된 영상은, 촬영수단(14)에 도달되면, 촬영수단(14)에 의하여 촬영된다. 상기 촬영수단(14)으로 촬영된 영상은, 전기적인 신호로 변환된 후 제어부(12)에 입체영상으로 입력된다. 상기 입체영상은, 제어부(12)에서 영상처리 프로세스에 의하여 재현될 수 있도록 처리된다.

그리고, 상기 제어부(12)는, 입력된 영상을 영상처리 신호를 통해 출력시켜 표시장치에 디스플레이 되도록 한다.

상기한 바와 같이, 3차원 입체 카메라는, 기본적으로 좌우측 영상을 편광시키고 위상을 변경시킨 후 촬영한 입체영상을 표시장치에 디스플레이 하게 된다.

또한, 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 3차원 입체 카메라의 좌우측편광판(24)(28)은, 좌우측미러(22)(26)에 의하여 경로가 꺽인 좌우측영상을 편광시킨다.

상기 좌우측편광판(24)(28)에 의하여 편광이 된 좌우측영상은, 도달된 영상 혼합프리즘(20)에 의하여 하나의 영상으로 혼합된다.

혼합이 된 영상은, 광위상 변경장치(10)에 도달되고 제어부(12)의 영상처리 신호로 광위상 변경장치(10)에 의하여 위상이 변경된다. 상기한 광위상 변경장치(10)에 의하여 위상이 변경된 영상은, 렌즈(30)를 통해 촬영수단(14)에 하나의 영상이 되어 도달되고 촬영된다. 이렇게 촬영수단(14)으로 촬영된 입체영상은, 제어부(12)에 의하여 입체영상으로 처리되어 저장된다. 그리고 제어부(12)에 저장된 입체영상은, 제어부(12)의 신호시 3차원 입체 카메라의 표시장치 및 별도의 표시장치를 통해 3차원 입체 영상으로 출력된다.

또한, 3차원 입체 카메라는, 도 3에 도시한 바와 같이, 좌우측미러(22)(26)의 전면에 설치된 좌우측렌즈(32)(34)를 통해 각각 좌우측영상만이 도달되도록 한다.

이렇게 좌우측미러(22)(26)에 도달된 좌우측영상은, 광학 경로를 거쳐 도달된 촬영수단(14)에서 촬영된다. 촬영된 입체영상은, 제어부(12)에 의하여 영상 처리되어 저장된 후, 필요시 표시장치를 통해 출력시켜 볼 수 있다.

본 발명은 편광수단 및 광위상 변경장치에 의하여 위상을 변경시킨 좌우측 영상을 하나의 영상으로 혼합한 후 촬영하여 만든 3차원 입체영상을 필요시 표시장치를 통해 출력할 수 있도록 한 것으로, 영상기기 산업분야에 널리 이용될 수 있다.

도 1은, 본 발명에 따른 3차원 입체 카메라의 구성을 개략적으로 도시한 도면.

도 2는, 도 1에 나타낸 3차원 입체 카메라의 다른 실시예를 도시한 도면.

도 3은, 도 1에 나타낸 3차원 입체 카메라의 또 다른 실시예를 도시한 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

4: 편광수단

10: 광위상 변경장치

12: 제어부

14: 촬영수단

22: 좌측미러

24: 좌측편광판

26: 우측미러

28: 우측편광판

32: 좌측렌즈

34: 우측렌즈

Claims (4)

1. 좌우측의 영상을 편광시키는 한 쌍의 좌우측 편광수단(4)과,

   상기 좌우측 편광수단(4)에 의하여 편광되고 하나가 된 영상의 위상을 제어신호에 의하여 변경시키도록 설치되는 광위상 변경장치(10)와,

   상기 광위상 변경장치(10)에 의하여 위상이 변경된 입체영상을 촬영하도록 설치되는 촬영수단(14)과,

   상기 촬영수단(14)에 의하여 촬영된 3차원 입체 영상을 영상 처리하고 표시장치를 통해 출력되도록 제어하는 제어부(12)를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 입체 카메라.
2. 좌우측의 영상을 편광시키는 한 쌍의 좌우측 편광수단(4)과, 상기 좌우측 편광수단(4)에 의하여 편광되고 하나가 된 영상의 위상을 제어신호에 의하여 변경시키도록 설치되는 광위상 변경장치(10)와, 상기 광위상 변경장치(10)에 의하여 위상이 변경된 입체영상을 촬영하도록 설치되는 촬영수단(14)과, 상기 촬영수단(14)에 의하여 촬영된 3차원 입체 영상을 영상 처리하고 표시장치를 통해 출력되도록 제어 하는 제어부(12)를 포함하는 3차원 입체 카메라에 있어서,

   상기 편광수단(4)은, 좌측미러(22)에 결상된 좌측영상이 좌측편광판(24)을 통과하도록 하는 좌측편광부(16)와,

   우측미러(26)에 결상된 우측영상이 우측편광판(28)을 통과하도록 하는 우측편광부(18)와,

   상기 좌우측편광부(16)(18)에 의하여 편광된 좌우측영상이 혼합되도록 설치된 영상혼합프리즘(20)을 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 입체 카메라.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 광위상 변경장치(10) 및 촬영수단(14)사이에는, 하나의 영상만이 통과하도록 렌즈(30)가 설치되는 것을 특징으로 하는 3차원 입체 카메라.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 편광수단(4)은, 좌측미러(22)의 전면에 좌측영상이 통과하도록 설치되는 좌측렌즈(32)와, 우측미러(26)의 전면에 우측영상이 통과하도록 설치되는 우측렌즈(34)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 입체 카메라.

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