KR101255803B1

KR101255803B1 - 단안식 입체 영상 카메라

Info

Publication number: KR101255803B1
Application number: KR1020110073657A
Authority: KR
Inventors: 표도연
Original assignee: 표도연
Priority date: 2011-07-25
Filing date: 2011-07-25
Publication date: 2013-04-17
Anticipated expiration: 2031-07-25
Also published as: KR20130012436A

Abstract

본 발명에 따른 단안식 입체 영상용 카메라는 하나의 렌즈 즉, 일렬로 설치된 결상렌즈 조립체를 통과한 빛을 이용하여 입체 영상을 만들 수 있고, 이에 따라 근접 촬영이 가능하며 가변초점렌즈의 초점거리를 조절하여 화각을 변화시킬 경우에도 항상 좌우측 영상을 일치시킬 수 있다는 장점을 가진다.

Description

단안식 입체 영상 카메라{Single Lens Camera for three dimensional image}

본 발명은 입체 영상용 카메라에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 하나의 렌즈 즉, 일렬로 설치된 두 개의 결상렌즈 조립체를 통과한 평행광을 반사경을 이용하여 좌우 영상으로 나누어 입체 영상을 만들고, 이에 따라 시야 왜곡 없이 근접 촬영이 가능한 입체 영상 카메라에 관한 것이다.

일반적으로, 입체 영상 카메라(Stereo Camera)는 두 렌즈가 장착된 카메라를 이용하여 좌우 각각의 영상을 촬영하거나 두 대의 카메라로 좌우 영상을 촬영한 후 합성하는 방법을 사용한다.

상기 두 대의 카메라 또는 두 개의 렌즈는 좌우로 소정 거리만큼 이격된 상태에서 피사체를 촬영하는데, 두 대의 카메라에 의해서 촬영된 영상은 좌우 영상시차를 갖기 때문에 취득된 영상은 입체감을 가지게 된다.

위와 같이 두 대의 카메라로 좌우의 영상을 촬영할 때 좌우의 영상이 화면상에 일치되는 지점을 컨버전스 포인트라 하며 이 컨버전스 포인트의 위치를 가까이 하거나 먼 곳에 둠으로써 피사체의 입체값을 조절하게 된다. 이 컨버전스 포인트에 따라 피사체의 입체화상이 화면의 앞쪽으로 튀어나오거나 뒤로 물러난 듯 보이도록 조정할 수 있다.

한편, 입체 영상용 카메라를 이용하여 근접촬영을 하기 위해서는 두 카메라의 렌즈 중점 사이의 거리가 작아야 한다. 통상적으로, 입체 영상용 카메라는 두 카메라의 렌즈 중점 사이 거리의 약 30배에 해당하는 거리까지만 근접 촬영을 해야 하는데 이 거리보다 가까이 근접 촬영을 할 경우 촬영이 되더라도 폭주식으로 촬영하게 됨으로써 영상을 시청하는 시청자가 시야 피로도가 심해 시청에 불편을 느끼게 된다.

그런데, 두 카메라의 렌즈 중점 사이의 거리를 아무리 작게 하려고 하여도 각각의 렌즈가 가진 직경이 있기 때문에 두 렌즈 중점 사이의 거리를 일정 거리 이하로 만들기는 어렵다. 따라서, 입체 영상용 카메라를 이용하는 경우에는 1m 이내로 근접된 입체 영상을 얻기가 어렵거나 불가능하다는 문제점이 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해, 하나의 카메라로 촬영한 2D 영상을 후작업을 통하여 좌우 영상을 합성 분리하거나, 하프미러를 이용한 직교차 방식으로 촬영을 하고 있다. 그러나 2D 화상을 3D로 합성할 경우 입체감이 떨어지거나 현실감 없는 영상이 얻어지기 쉽고 후작업 전반이 매우 어렵다.

하프미러를 이용한 직교차 방식의 촬영 영상의 경우는 근접촬영은 가능하나 하프미러에 반사된 한쪽 영상과 하프미러를 통과한 한쪽 영상 사이에 화질이 일정하지 않거나 하프미러를 만들기가 까다로운 단점이 있으며, 시스템의 크기가 크고 미러 부분의 구조 때문에 피사체에 수㎝까지 근접하여 촬영하는 것이 불가능하다.

또 한가지 문제점은 두 개의 렌즈를 이용하여 입체영상을 촬영할 경우 가변초점렌즈를 사용하기가 매우 어려운 단점을 가지고 있다. 이는 두 렌즈를 물리적으로 완전히 일치하도록 만들기가 어렵고 가변초점의 구동 또한 일치시키기 어렵기 때문이다.

본 발명은 상기 문제점들을 해결하기 위해 고안된 것으로서, 하나의 렌즈 즉, 일렬로 설치된 결상렌즈 조립체를 통과한 평행광을 반사거울을 이용하여 좌우 영상 시차를 만들어 분리하고 이를 다시 좌우 각각의 결상렌즈로 결상하여 입체 영상을 만들 수 있는 입체 영상(사진 포함)용 카메라를 제공하는 것에 그 목적이 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 근접 촬영 예를 들어, 1cm에서 수십cm까지 근접한 위치에서 피사체를 입체적으로 촬영할 수 있는 입체 영상용 카메라를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 또 하나의 목적은 하나의 렌즈를 사용함으로써 가변초점렌즈를 사용하면서도 좌우 영상을 완벽히 일치한 영상을 취득할 수 있도록 하는 것에 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 단안식 입체 영상용 카메라는, 광선을 초점에 모이도록 굴절시키는 제1 결상렌즈 조립체; 제1 결상렌즈 조립체의 후방에 설치되고, 제1 결상렌즈 조립체를 통과한 빛을 평행광이 되도록 굴절시키는 제2 결상렌즈 조립체; 제2 결상렌즈 조립체의 후방에 설치되고, 제2 결상렌즈 조립체를 통과한 광선을 분리하는 광분리용 반사경; 및, 광분리용 반사경에 의해서 분리된 광선을 결상하는 좌,우측 제3 결상렌즈 조립체;를 구비한다. 제1 결상렌즈 조립체의 중심을 지나는 중심선을 기준으로 중심선의 좌측을 통하여 제1 결상렌즈 조립체를 통과하는 좌측광과 상기 중심선의 우측을 통하여 제1 결상렌즈 조립체를 통과하는 우측광은 광분리용 반사경에 의해서 서로 분리된 후, 좌측광은 우측 제3 결상렌즈 조립체에 의해 결상되어 제1 상을 형성하고 우측광은 좌측 제3 결상렌즈 조립체에 의해 결상되어 제2 상을 형성한다. 제1 상과 제2 상은 영상시차를 형성하여 입체 영상을 형성한다.

광분리용 반사경은 좌측면(47)과 우측면(48)을 가질 수 있다. 이 경우, 광분리용 반사경의 좌측에는 좌측 반사경이 설치되고 광분리용 반사경의 우측에는 우측 반사경이 설치된다. 상기 우측광은 좌측면(47)과 좌측 반사경에 의해 순차적으로 반사된 후 좌측 제3 결상렌즈 조립체에 의해 결상되고, 상기 좌측광은 우측면(48)과 우측 반사경에 의해 순차적으로 반사된 후 우측 제3 결상렌즈 조립체에 의해 결상된다.

상기 광분리용 반사경은 좌측면(47)을 가지고 광분리용 반사경의 좌측에는 좌측 반사경이 설치될 수 있다. 이 경우, 상기 우측광은 좌측면(47)과 좌측 반사경에 의해 순차적으로 반사된 후 좌측 제3 결상렌즈 조립체에 의해 결상되고, 상기 좌측광은 제2 결상렌즈 조립체를 통과한 후 광분리용 반사경에 의해 반사되지 않은 채 그대로 직진하여 우측 제3 결상렌즈 조립체에 의해 결상된다.

상기 광분리용 반사경은 우측면(48)을 가지고 광분리용 반사경의 우측에는 우측 반사경이 설치될 수 있다. 상기 좌측광은 우측면(48)과 우측 반사경에 의해 순차적으로 반사된 후 우측 제3 결상렌즈 조립체에 의해 결상되고, 상기 우측광은 제2 결상렌즈 조립체를 통과한 후 광분리용 반사경에 의해 반사되지 않은 채 그대로 직진하여 좌측 제3 결상렌즈 조립체에 의해 결상된다.

상기 입체영상용 카메라는, 내부공간(11)을 가진 제1 프레임; 길이방향을 따라 형성된 내부 중공(21)을 가지고, 내부중공(21)에는 광분리용 반사경이 설치되며, 제1 프레임에 회전 및 회동이 가능하도록 설치된 제2 프레임; 및, 길이방향을 따라 형성된 내부 중공(31)을 가지고, 제1,2 결상렌즈 조립체가 일렬로 설치된 제3 프레임;을 포함할 수 있다.

바람직하게, 제1 프레임의 전방(前方)에는 전방 개구(12)가 형성되고, 제2 프레임은 상기 전방 개구(12)에 삽입되어 설치되며, 제2 프레임의 외주면에는 O-ring(22)이 설치되고, 제1 프레임에는 가압판(23)이 설치된다. O-ring(22)의 일측면은 가압판(23)에 의해서 가압되고 O-ring(22)의 타측면은 전방 개구(12)의 둘레에 접촉되어 O-ring(22)이 제2 프레임을 회전 및 회동 가능하도록 지지한다.

제1 프레임의 중앙에는 제2 프레임의 후단 좌측을 가압할 수 있는 제1 가압수단 및 제2 프레임의 후단 우측을 가압할 수 있는 제2 가압수단이 각각 설치되고, 제1,2 가압수단 중에서 어느 하나를 회전시키거나 제1,2 가압수단을 서로 반대방향으로 회전시키는 것에 의해서 제2 프레임이 회전되고, 제1,2 가압수단을 동일한 방향으로 모두 회전시키는 것에 의해서 제2 프레임이 회동될 수 있다.

상기 입체영상용 카메라는, 제1 프레임의 좌측에 설치되어 좌측 반사경의 회동 중심축이 되는 좌측 회동축; 좌측 반사경에 연결되도록 설치되되 제1 프레임을 관통하도록 설치된 좌측 노브; 제1 프레임의 우측에 설치되어 우측 반사경의 회동 중심축이 되는 우측 회동축; 및 우측 반사경에 연결되도록 설치되되 제1 프레임을 관통하도록 설치된 우측 노브;를 구비할 수 있다. 좌측 노브를 이동시키는 것에 의해 좌측 반사경이 회동하고 이에 따라 좌측 제3 결상렌즈 조립체와 CCD부가 함께 회동하며, 우측 노브를 이동시키는 것에 의해 우측 반사경이 회동하고 이에 따라 우측 제3 결상렌즈 조립체와 CCD부가 함께 회동한다.

상기 제3 프레임은 광분리용 반사경에 대한 거리조절이 가능하도록 제2 프레임에 설치되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 단안식 입체 영상용 카메라는 다음과 같은 효과를 가진다.

첫째, 하나의 렌즈 즉, 일렬로 설치된 결상렌즈 조립체를 통과한 빛을 이용하여 입체영상을 만들 수 있다.

둘째, 근접 촬영 예를 들어, 피사체에 1cm에서 수십cm까지 근접한 위치에서 피사체를 입체적으로 촬영할 수 있다.

셋째, 제1 결상렌즈 조립체를 가변초점렌즈로 설치함으로써 가변초점 구동시 혹은 초점거리의 구동 후 좌우 영상을 항상 일치시켜 촬영할 수 있다.

통상의 렌즈의 경우, 위와 같이 하나의 중점을 가지는 렌즈군을 통과시킨 빛을 좌우로 나누어 결상할 경우 비점수차가 생기기 때문에 좌우의 영상을 일치시키기 어렵거나 비점수차를 제거할 다른 장치를 추가해야 하나, 위와 같이 두 개의 결상렌즈 조립체를 이용하여 평행광을 만든 후 좌우 영상을 분리하면 비점수차를 현격히 줄일 수 있게 된다. 또한 제1 결상렌즈 조립체의 특성에 따라 최종 상이 결정되므로 제1 결상렌즈 조립체에 가변초점렌즈 등을 사용함으로써 가변초점 구동시에도 좌우의 영상을 일치시킬 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 단안식 입체 영상용 카메라를 보여주는 평면 구성도.
도 2는 도 1의 단안식 입체 영상용 카메라에서 광선이 이동하는 경로를 보여주는 도면.
도 3은 도 1의 III-III'에 따른 단면도.
도 4는 촬영대상인 피사체를 보여주는 도면.
도 5a는 도 1의 단안식 입체 영상용 카메라에서 제1 결상렌즈 조립체의 우측을 통과한 광선이 형성하는 영상의 일 예를 보여주는 도면.
도 5b는 도 1의 단안식 입체 영상용 카메라에서 제1 결상렌즈 조립체의 좌측을 통과한 광선이 형성하는 영상의 일 예를 보여주는 도면.
도 6a는 도 1의 단안식 입체 영상용 카메라에서 제1 결상렌즈 조립체의 우측을 통과한 광선이 형성하는 영상의 또 다른 예를 보여주는 도면.
도 6b는 도 1의 단안식 입체 영상용 카메라에서 제1 결상렌즈 조립체의 좌측을 통과한 광선이 형성하는 영상의 또 다른 예를 보여주는 도면.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 단안식 입체 영상용 카메라에서 광선이 이동하는 경로를 보여주는 도면.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 단안식 입체 영상용 카메라에서 광선이 이동하는 경로를 보여주는 도면.

이하, 첨부된 도면들을 참조로 본 발명에 대해서 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 실시예들에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 단안식 입체 영상용 카메라를 보여주는 평면 구성도이고, 도 2는 상기 단안식 입체 영상용 카메라에서 광선이 이동하는 경로를 보여주는 도면이다. 한편, 본 명세서에서 입체 영상은 동영상과 사진을 모두 포함하는 의미로 사용된다.

도면을 참조하면, 단안식 입체 영상용 카메라는 제1 프레임(10)과, 제1 프레임(10)에 설치된 제2 프레임(20)과, 제2 프레임(20)에 설치된 제3 프레임(30)과, 제3 프레임(30)에 일렬로 설치된 제1,2 결상렌즈 조립체(40)(42)와, 제1,2 결상렌즈 조립체(40)(42)를 통과한 광선을 분리하는 광분리용 반사경(46)과, 제1 프레임(10)의 내부에 설치된 좌,우측 반사경(50)(51) 및, 좌,우측 반사경(50)(51)에 의해서 반사된 광선을 결상하는 제3 결상렌즈 조립체(60)(62), 상(像)을 형성하는 CCD부를 구비한다.

제1 프레임(10)은 그 내부에 형성된 내부공간(11)과, 전방면(前方面)에 형성된 전방 개구(12) 및, 후방면(後方面)에 형성된 후방개구(14)를 포함한다.

내부공간(11)의 좌측에는 좌측 반사경(50)이 설치되고 내부공간(11)의 우측에는 우측 반사경(51)이 설치된다.

두 개의 후방개구(14)에는 제3 결상렌즈 조립체(60)(62)와 CCD부(도면에 미도시)가 각각 설치된다. 한편, 도면상에서는 제3 결상렌즈 조립체(60)(62)가 좌,우측 반사경(50)(51)과 분리된 상태로 도시되어 있으나, 좌측 제3 결상렌즈 조립체(62)는 좌측 반사경(50)의 프레임(52)에 연결되어 설치되고 우측 제3 결상렌즈 조립체(60)는 우측 반사경(51)의 프레임(56)에 연결되어 설치될 수 있다. 이에 따라, 좌측 반사경(50)의 프레임(52)이 회동하는 경우에는 좌측 제3 결상렌즈 조립체(62)와 CCD부가 함께 회동하고, 우측 반사경(51)의 프레임(56)이 회동하는 경우에는 우측 제3 결상렌즈 조립체(60)와 CCD부가 함께 회동된다.

한편, 제1 프레임(10)에 후방개구(14)가 형성되지 않고 제3 결상렌즈 조립체(60)(62) 및 CCD부가 내부공간(11)에 설치될 수도 있다.

제2 프레임(20)은 제1 프레임(10)의 전방개구(12)에 회전 및 회동이 가능하도록 설치된다.

제2 프레임(20)은 원통형상의 부재로서, 그 내부에는 길이방향(x 방향)을 따라 내부중공(21)이 형성된다. 내부중공(21)을 통해서 광선이 이동한다. 제2 프레임(20)의 후단에는 좌우 두 반사면을 갖는 광분리용 반사경(46)이 설치된다. 한편, 본 명세서에서 광분리용 반사경(46) 및 좌,우측 반사경(50)(51)으로 거울이 사용될 수 있지만, 상기 거울과 동일한 기능을 가진 프리즘이 사용될 수도 있다.

제2 프레임(20)은 조절부에 의해서 회전 및 회동될 수 있다. 조절부는 제2 프레임(20)의 외주면에 설치된 O-ring(22)과, 제1 프레임(10)의 전방면(前方面)에 설치되어 O-ring(22)의 일측면을 가압하는 가압판(23)과, 제2 프레임(20)의 후단에 설치된 제1,2 가압수단을 포함한다.

O-ring(22)은 제2 프레임(20)의 외주면을 둘러싸도록 설치되는데, 도 3에 나타난 바와 같이, O-ring(22)의 일측면은 가압판(23)에 의해 가압되고 O-ring(22)의 타측면은 전방개구(12)의 둘레에 접촉된다. 따라서, O-ring(22)은 제2 프레임(20)이 회전 및 회동 가능하도록 제2 프레임(20)을 지지한다.

가압판(23)은 전방개구(12)와 소정 간격 이격되도록 설치된다. 가압판(23)은 체결용 핀(24)에 의해서 제1 프레임(10)에 결합된다. 가압판(23)은 그 중앙에 형성된 관통공(25)을 포함하는데, 관통공(25)에는 제2 프레임(20)이 삽입된다. 관통공(25)의 직경은 제2 프레임(20)의 외경보다 큰데, 이것은 제2 프레임(20)의 회동을 가능하도록 한다.

제1,2 가압수단은 제1 프레임(10)의 중앙에 설치되는데, 제1 가압수단은 제2 프레임(20)의 후단 좌측을 승하강 시킬 수 있도록 설치되고, 제2 가압수단은 제2 프레임(20)의 후단 우측을 승하강 시킬 수 있도록 설치된다.

제1,2 가압수단은 제2 프레임(20)의 후단 상부를 가압할 수 있는 가압용 나사(26)와, 제2 프레임(20)의 후단 하부에 설치된 스프링(27)을 구비한다.

가압용 나사(26)는 제1 프레임(10)에 형성된 나사공(19)에 설치된다. 나사공(19)에는 가압용 나사(26)의 나사산과 나사결합되는 나사산이 형성되어 있다. 따라서, 가압용 나사(26)가 회전되면 가압용 나사(26)가 상승(z 방향) 또는 하강(-z 방향)하게 되고, 이에 따라 제2 프레임(20)이 움직이게 된다. 이 때, 스프링(27)은 제2 프레임(20)의 후단에 위(z 방향)로 미는 힘을 제공하여 가압용 나사(26)와 제2 프레임(20)의 후단이 항상 밀착되도록 한다.

제1,2 가압수단의 가압용 나사(26)가 한꺼번에 동일한 방향으로 회전되어 제2 프레임(20)의 후단이 아래로 내려가면 제2 프레임(20)의 선단이 위로 상승하게 되고, 제1,2 가압수단의 가압용 나사(26)가 한꺼번에 반대 방향으로 회전되어 제2 프레임(20)의 후단이 위로 올라가면 제2 프레임(20)의 선단이 아래로 내려가게 된다.

한편, 제1,2 가압수단 중 어느 하나의 가압용 나사(26)만이 회전하거나 제1,2 가압수단의 가압용 나사(26)가 서로 반대방향으로 회전되면 제2 프레임(20)이 소정 각도만큼 회전하게 된다.

이와 같이, 제1,2 가압수단의 조절로 인하여 제2 프레임(20)이 회동하거나 상승,하강함으로써 좌우 영상의 높이와 세로축의 기울기를 정밀하게 조절하며 맞출 수 있다.

제3 프레임(30)은 제2 프레임(20)에 설치된다. 제3 프레임(30)에는 제1,2 결상렌즈 조립체(40)(42)가 일렬로 설치된다. 제3 프레임(30)은 광분리용 반사경(46)에 대한 거리조절이 가능하도록 설치되는 것이 바람직한데, 이것은 상기 거리조절을 통해서 피사체의 볼륨감(입체감)을 조절하기 위함이다. 제1,2 결상렌즈 조립체(40)(42)와 광분리용 반사경(46) 사이의 거리가 크면 볼륨감이 작기 때문에 피사체의 입체감이 작아지고, 제1,2 결상렌즈 조립체(40)(42)와 광분리용 반사경(46) 사이의 거리가 작으면 볼륨감이 크기 때문에 피사체의 입체감이 커진다. 상기 거리조절을 위해서 제3 프레임(30)은 제2 프레임(20)에 대해 슬라이딩 가능하도록 설치될 수도 있다. 상기 슬라이딩이 가능한 구조는 제3 프레임(30)의 외주면이 제2 프레임(20)의 내부면에 접하도록 한 상태에서 구현될 수 있다.

제1,2 결상렌즈 조립체(40)(42)는 제3 프레임(30)에 설치된다. 제1 결상렌즈 조립체(40)는 외부로부터 유입된 광선을 초점(C)에 모으는 역할을 하고, 제2 결상렌즈 조립체(42)는 제1 결상렌즈 조립체(40)의 후방에 설치되어 제1 결상렌즈 조립체(40)를 통과한 광선이 평행광이 되도록 굴절시킨다.

제1 결상렌즈 조립체(40)는 교체가 가능하도록 설치하는 것이 바람직한데, 제1 결상렌즈 조립체(40)를 바꾸거나 가변초점렌즈를 설치함으로써 단안식 입체 영상 카메라의 화상의 성격을 정할 수 있기 때문이다. 제1 결상렌즈 조립체(40)의 교체는 제1 결상렌즈 조립체(40)의 후단과 제3 프레임(30)의 선단 내주면에 나사산을 형성하고, 상기 나사산들을 나사결합시킴으로써 이루어질 수 있다.

광분리용 반사경(46)은 제1,2 결상렌즈 조립체(40)(42)를 통과한 광선을 분리한다. 광분리용 반사경(46)은 좌측면(47)과 우측면(48)을 가지는데, 좌,우측면(47)(48)은 광선을 반사하는 거울로, 같은 기능을 하는 프리즘으로도 설치가 가능하다.

제1 결상렌즈 조립체(40)(42)의 중심을 지나는 중심선을 기준으로 중심선의 좌측을 통하여 제1 결상렌즈 조립체(40)를 통과하는 좌측광(점선으로 도시됨, L1)은 제2 결상렌즈 조립체(42)를 통과한 후, 광분리용 반사경(46)의 우측면(48)과 우측 반사경(51)에 의해 순차적으로 반사되고 우측 제3 결상렌즈 조립체(60)에 의해 제1 상(71)(73)을 형성한다.

한편, 상기 중심선의 우측을 통하여 제1 결상렌즈 조립체(40)를 통과하는 우측광(실선으로 도시됨, L2)은 제2 결상렌즈 조립체(42)를 통과한 후 광분리용 반사경(46)의 좌측면(47)과 좌측 반사경(50)에 의해 순차적으로 반사되고 좌측 제3 결상렌즈 조립체(62)에 의해 제2 상(72)(74)을 형성한다. 상기 제1 상(71)(73)과 제2 상(72)(74)은 영상시차를 형성하는데, 소정의 데이터 처리과정을 통해서 입체 영상을 만들 수 있다. 제1 상(71)(73)과 제2 상(72)(74)을 데이터 처리하여 입체 영상을 만드는 과정은 널리 알려져 있으므로 여기서는 구체적인 설명을 생략하기로 한다.

한편, 본 발명에 구비되는 광분리용 반사경(46)은 반드시 삼각형상을 가져야 하는 것은 아니다. 따라서, 제1,2 결상렌즈 조립체(40)(42)를 통과한 광선을 좌측광(L1)과 우측광(L2)으로 분리할 수 있다면 광분리용 반사경(46)이 의미하는 개념에 포함되는 구조로 이해되어야 한다.

좌,우측 반사경(50)(51)은 광분리용 반사경(46)에 의해서 반사된 광선을 제3 결상렌즈 조립체(60)(62)쪽으로 반사한다. 우측 반사경(51)은 좌측광(L1)을 반사하고, 좌측 반사경(50)은 우측광(L2)을 반사한다.

본 발명은 좌,우측 반사경(50)(51)을 회동시키기 위한 수단을 더 구비할 수 있다. 구체적으로, 상기 수단은 제1 프레임(10)의 좌측에 설치되어 좌측 반사경(50)의 회동 중심축이 되는 좌측 회동축(54)과, 좌측 반사경(50)에 연결되도록 설치되되 제1 프레임(10)을 관통하도록 설치된 좌측 노브(55)와, 제1 프레임(10)의 우측에 설치되어 우측 반사경(51)의 회동 중심축이 되는 우측 회동축(57) 및, 우측 반사경(51)에 연결되도록 설치되되 제1 프레임(10)을 관통하도록 설치된 우측 노브(58)를 구비한다.

좌측 노브(55)를 y 방향 또는 -y 방향으로 이동시키는 것에 의해 좌측 회동축(54)을 중심으로 좌측 반사경(50)을 회동시킬 수 있다. 또한, 우측 노브(58)를 y 방향 또는 -y 방향으로 이동시키는 것에 의해 우측 회동축(57)을 중심으로 우측 반사경(51)을 회동시킬 수 있다.

좌,우측 반사경(50)(51)을 회동시키는 것에 의해서 좌우측 화면의 중심을 좌우로 이동시키는 것이 가능하며 이로써 컨버전스 포인트를 조절하는 것이 가능하다.또한 제1 상(71)(73)과 제2 상(72)(74)이 겹치는 부분의 면적을 증감시킬 수 있다. 직사각형인 피사체(도 4의 P)를 촬영하는 경우, 도 2에 나타난 바와 같이, 좌,우측 반사경(50)(51)이 서로 직각을 이루는 경우에는 우측광(L2)이 제2 상(도 5a의 72)을 형성하고 좌측광(L1)이 제1 상(도 5b의 71)을 형성하는데, 제1 상(71)과 제2 상(72)은 서로 겹치는 부분이 없다.

이에 비하여, 좌측노브(55)를 -y 방향으로 당기고 우측노브(58)를 +y 방향으로 당기면 좌측 반사경(50)과 우측 반사경(51)이 회동하여 좌,우측 반사경(50)(51)이 둔각을 이룬다. 이 경우에는 직사각형인 피사체(P)를 촬영하면 우측광(L2)이 제2 상(도 6a의 74)을 형성하고 좌측광(L1)이 제1 상(도 6b의 73)을 형성하는데, 제1 상(73)과 제2 상(74)은 서로 겹치는 부분을 갖고, 서로 겹치는 부분은 영상시차를 갖기 때문에 입체 영상을 형성할 수 있다. 한편, 이러한 입체 영상은 디스플레이부(80)에 의해 도시될 수 있다.

아울러 본 발명은 좌,우측 반사경(50)(51)에 대하여 좌,우측 제3 결상렌즈 조립체(60)(62)의 위치를 y방향 혹은 -y 방향으로 이동할 수 있도록 하는 장치를 추가할 수 있다. 제3 결상렌즈 조립체(60)(62)를 y 혹은 -y 방향으로 이동이 가능하도록 하는 장치를 추가함으로써 화상의 좌우 중심점을 조절할 수 있게 된다.

이와 같이, 본 발명에 따른 단안식 입체 영상용 카메라는 하나의 렌즈 즉, 일렬로 배치된 제1,2 결상렌즈 조립체(40)(42)를 이용하여 입체 영상을 얻을 수 있기 때문에 1cm 정도부터 수십cm의 짧은 거리에서도 근접촬영이 가능하다는 장점을 가진다.

한편, 도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 단안식 입체 영상용 카메라에서 광선이 이동하는 경로를 보여주는 도면이다. 도 7에서 도 1 내지 도 6의 참조부호와 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 나타낸다.

상기 단안식 입체 영상용 카메라는 광분리용 반사경(46')의 구조가 광분리용 반사경(46)과 다르다는 점과, 우측 반사경(51)이 없다는 점과, 좌측광(L1)을 결상하는 우측 제3 결상렌즈 조립체(60)와 CCD부가 제1,2 결상렌즈 조립체(40)(42)와 일렬로 설치된다는 점을 제외하면 전술한 제1 실시예의 단안식 입체 영상용 카메라와 동일하다.

좌측광(L1)은 제1,2 결상렌즈 조립체(40)(42)를 통과한 후, 광분리용 반사경(46')에 의해 반사되지 않은 채, 그대로 직진하여 우측 제3 결상렌즈 조립체(60)에 의해 결상된다.

우측광(L2)은 제1,2 결상렌즈 조립체(40)(42)를 통과한 후, 광분리용 반사경(46')의 좌측면(47)에 의해 반사된 후 좌측 제3 결상렌즈 조립체(62)에 의해 결상된다.

한편, 제2 실시예는 우측광(L2)이 좌측면(47)에 의해 반사되고 좌측광(L1)이 직진하는 것을 개시하고 있지만, 좌측광(L1)이 우측면(48)에 의해 반사되고 우측광(L2)이 직진하도록 구성할 수도 있다. 즉, 광분리용 반사경이 우측면(48)을 갖는 대신 좌측면(47)을 갖지 않도록 하고, 우측 반사경(51)을 설치하는 대신 좌측 반사경(50)을 없애며, 좌측 제3 결상렌즈 조립체(62)와 CCD부를 제1,2 결상렌즈 조립체(40)(42)와 일렬로 배치하면 좌측광(L1)이 우측면(48)에 의해 반사되고 우측광(L2)이 직진하게 되어 입체영상을 형성할 수 있는데, 이러한 구성은 본 명세서를 참조한 당업자가 용이하게 알 수 있을 것이다.

도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 단안식 입체 영상용 카메라에서 광선이 이동하는 경로를 보여주는 도면이다. 도 8에서 도 1 내지 도 6의 참조부호와 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 나타낸다.

상기 단안식 입체 영상용 카메라는 광분리용 반사경(46)에 의해 반사된 좌,우측광(L1)(L2)이, 좌,우측 반사경(50)(51)을 경유하지 않고, 곧바로 제3 결상렌즈 조립체(60)(62)에 의해 결상된다는 점을 제외하면 전술한 제1 실시예의 단안식 입체 영상용 카메라와 동일하다. 즉, 상기 단안식 입체 영상용 카메라에서는 제3 결상렌즈 조립체(60)(62)가 광분리용 반사경(46)의 좌,우측에 각각 배치된다.

10 : 제1 프레임 20 : 제2 프레임
30 : 제3 프레임 40 : 제1 결상렌즈 조립체
42 : 제2 결상렌즈 조립체 46, 46' : 광분리용 반사경
50 : 좌측 반사경 51 : 우측 반사경
60 : 좌측 제3 결상렌즈 조립체 62 : 우측 제3 결상렌즈 조립체

Claims

광선을 초점에 모이도록 굴절시키는 제1 결상렌즈 조립체;
제1 결상렌즈 조립체의 후방에 설치되고, 제1 결상렌즈 조립체를 통과한 빛을 평행광이 되도록 굴절시키는 제2 결상렌즈 조립체;
제2 결상렌즈 조립체의 후방에 설치되고, 제2 결상렌즈 조립체를 통과한 광선을 분리하는 광분리용 반사경; 및
광분리용 반사경에 의해서 분리된 광선을 결상하는 좌,우측 제3 결상렌즈 조립체;를 구비하고,
제1 결상렌즈 조립체의 중심을 지나는 중심선을 기준으로 중심선의 좌측을 통하여 제1 결상렌즈 조립체를 통과하는 좌측광과 상기 중심선의 우측을 통하여 제1 결상렌즈 조립체를 통과하는 우측광은 광분리용 반사경에 의해서 서로 분리된 후, 좌측광은 우측 제3 결상렌즈 조립체에 의해 결상되어 제1 상을 형성하고 우측광은 좌측 제3 결상렌즈 조립체에 의해 결상되어 제2 상을 형성하며,
제1 상과 제2 상은 영상시차를 형성하여 입체 영상을 형성하는 것을 특징으로 하는 단안식 입체 영상용 카메라.
제1항에 있어서,
광분리용 반사경은 좌측면(47)과 우측면(48)을 가지고,
광분리용 반사경의 좌측에는 좌측 반사경이 설치되고 광분리용 반사경의 우측에는 우측 반사경이 설치되며,
상기 우측광은 좌측면(47)과 좌측 반사경에 의해 순차적으로 반사된 후 좌측 제3 결상렌즈 조립체에 의해 결상되고, 상기 좌측광은 우측면(48)과 우측 반사경에 의해 순차적으로 반사된 후 우측 제3 결상렌즈 조립체에 의해 결상되는 것을 특징으로 하는 단안식 입체 영상용 카메라.
제1항에 있어서,
광분리용 반사경은 좌측면(47)을 가지고, 광분리용 반사경의 좌측에는 좌측 반사경이 설치되며,
상기 우측광은 좌측면(47)과 좌측 반사경에 의해 순차적으로 반사된 후 좌측 제3 결상렌즈 조립체에 의해 결상되고, 상기 좌측광은 제2 결상렌즈 조립체를 통과한 후 광분리용 반사경에 의해 반사되지 않은 채 우측 제3 결상렌즈 조립체에 의해 결상되는 것을 특징으로 하는 단안식 입체 영상용 카메라.
제1항에 있어서,
광분리용 반사경은 우측면(48)을 가지고, 광분리용 반사경의 우측에는 우측 반사경이 설치되며,
상기 좌측광은 우측면(48)과 우측 반사경에 의해 순차적으로 반사된 후 우측 제3 결상렌즈 조립체에 의해 결상되고, 상기 우측광은 제2 결상렌즈 조립체를 통과한 후 광분리용 반사경에 의해 반사되지 않은 채 좌측 제3 결상렌즈 조립체에 의해 결상되는 것을 특징으로 하는 단안식 입체 영상용 카메라.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
내부공간(11)을 가진 제1 프레임;
길이방향을 따라 형성된 내부 중공(21)을 가지고, 내부중공(21)에는 광분리용 반사경이 설치되며, 제1 프레임에 회전 및 회동이 가능하도록 설치된 제2 프레임; 및
길이방향을 따라 형성된 내부 중공(31)을 가지고, 제1,2 결상렌즈 조립체가 일렬로 설치된 제3 프레임;을 포함하고,
제2 프레임은 제3 프레임의 후방(後方)에 설치되고, 제1 프레임은 제2 프레임의 후방(後方)에 설치되며, 상기 좌,우측 제3 결상렌즈 조립체가 제1 프레임에 결합되는 것을 특징으로 하는 단안식 입체 영상용 카메라.
제5항에 있어서,
제1 프레임의 전방(前方)에는 전방 개구(12)가 형성되고, 제2 프레임은 상기 전방 개구(12)에 삽입되어 설치되며, 제2 프레임의 외주면에는 O-ring(22)이 설치되고, 제1 프레임에는 가압판(23)이 설치되며,
O-ring(22)의 일측면은 가압판(23)에 의해서 가압되고 O-ring(22)의 타측면은 전방 개구(12)의 둘레에 접촉되어 O-ring(22)이 제2 프레임을 회전 및 회동 가능하도록 지지하는 것을 특징으로 하는 단안식 입체 영상용 카메라.
제6항에 있어서,
제1 프레임의 중앙에는 제2 프레임의 후단 좌측을 가압할 수 있는 제1 가압수단 및 제2 프레임의 후단 우측을 가압할 수 있는 제2 가압수단이 각각 설치되고,
제1,2 가압수단 중에서 어느 하나를 회전시키거나 제1,2 가압수단을 서로 반대방향으로 회전시키는 것에 의해서 제2 프레임이 회전되고, 제1,2 가압수단을 동일한 방향으로 모두 회전시키는 것에 의해서 제2 프레임이 회동되는 것을 특징으로 하는 단안식 입체 영상용 카메라.
제5항에 있어서,
제1 프레임의 좌측에 설치되어 좌측 반사경의 회동 중심축이 되는 좌측 회동축;
좌측 반사경에 연결되도록 설치되되 제1 프레임을 관통하도록 설치된 좌측 노브;
제1 프레임의 우측에 설치되어 우측 반사경의 회동 중심축이 되는 우측 회동축; 및
우측 반사경에 연결되도록 설치되되 제1 프레임을 관통하도록 설치된 우측 노브;를 구비하고,
좌측 노브를 이동시키는 것에 의해 좌측 반사경이 회동하고 우측 노브를 이동시키는 것에 의해 우측 반사경이 회동하는 것을 특징으로 하는 단안식 입체 영상용 카메라.
제5항에 있어서,
제3 프레임은 광분리용 반사경에 대한 거리조절이 가능하도록 제2 프레임에 설치된 것을 특징으로 하는 단안식 입체 영상용 카메라.