KR100658718B1 - Autostereoscopy device with image acquisition apparatus - Google Patents
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Abstract
본 발명은 구성이 단순하고 소형화 제작에 유리하며 피사체의 좌안용 이미지와 우안용 이미지를 동시에 촬영할 수 있는 이미지 포착부를 구비한 입체영상 기기에 관한 것으로서,The present invention relates to a three-dimensional image device having a simple configuration, advantageous in miniaturization, and having an image capturing unit capable of simultaneously photographing a left eye image and a right eye image of a subject.
본 발명에 따른 입체영상 기기는 본체와, 본체에 제공되는 입체영상 표시부와, 이미지 정보를 얻고자 하는 대상의 좌안용 이미지와 우안용 이미지를 동시에 촬영하여 좌안 이미지의 영상 신호와 우안 이미지의 영상 신호를 입체영상 표시부에 제공하는 이미지 포착부를 포함한다. 이 때, 이미지 포착부는 본체에 고정되는 제1 카메라와, 본체에 위치 이동이 가능하게 설치되어 제1 카메라와의 거리가 가변되는 제2 카메라를 포함한다.The stereoscopic imaging apparatus according to the present invention simultaneously captures a left eye image and a right eye image of a target to obtain image information, and a video signal of a left eye image and a video signal of a right eye image. It includes an image capture unit for providing a three-dimensional image display unit. In this case, the image capturing unit includes a first camera fixed to the main body, and a second camera installed in the main body so as to be movable in position and having a variable distance from the first camera.
입체영상, 카메라, 모바일, 이미지포착부, 줌모터, 패럴랙스베리어, 렌티큘러렌즈Stereoscopic Image, Camera, Mobile, Image Capture, Zoom Motor, Parallax Barrier, Lenticular Lens
Description
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 입체영상 기기의 정면도이다.1 is a front view of a stereoscopic imaging device according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 입체영상 기기 중 패럴랙스 베리어 방식의 입체영상 표시부를 도시한 부분 단면도이다.FIG. 2 is a partial cross-sectional view illustrating a stereoscopic image display unit using a parallax barrier type among stereoscopic apparatuses according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 입체영상 기기 중 렌티큘러 렌즈 방식의 입체영상 표시부를 도시한 부분 단면도이다.FIG. 3 is a partial cross-sectional view of a stereoscopic image display unit of a lenticular lens type among stereoscopic apparatuses according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 입체영상 기기 중 이미지 포착부의 개략도이다.4 is a schematic diagram of an image capture unit of a stereoscopic imaging device according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 입체영상 기기 중 이동부의 개략도이다.5 is a schematic diagram of a moving unit of a stereoscopic imaging device according to an exemplary embodiment of the present invention.
본 발명은 이미지 포착부를 구비한 입체영상 기기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이미지 정보를 얻고자 하는 대상의 좌안용 이미지와 우안용 이미지를 동시에 촬영하는 이미지 포착부를 구비한 입체영상 기기에 관한 것이다.The present invention relates to a stereoscopic imaging apparatus having an image capturing unit, and more particularly, to a stereoscopic imaging apparatus having an image capturing unit for capturing a left eye image and a right eye image of a target to obtain image information.
일반적으로 입체영상 표시장치는 사용자의 좌안과 우안에 서로 다른 이미지 를 제공하여 사용자가 보는 영상에 거리감과 입체감을 느끼도록 하는 장치로서, 사용자가 편광 안경과 같은 장비를 착용하지 않고도 입체 영상을 시청할 수 있는 오토스테레오스코피(autostereoscopy) 장치가 공지되어 있다.In general, a stereoscopic image display device is a device that provides a different image to the user's left and right eyes to feel the sense of distance and three-dimensional to the user's image, the user can watch the stereoscopic image without wearing equipment such as polarized glasses Autostereoscopy devices are known.
통상의 오토스테레오스코피 장치는 렌티큘러 렌즈나 패럴랙스 베리어와 같은 광학적 분리소자를 이용하여 이미지 표시부에서 구현된 좌안용 이미지와 우안용 이미지를 각각 사용자의 좌안 방향과 우안 방향으로 공간 분할하는 방식을 채택하고 있다. 오토스테레오스코피 장치와 관련한 종래 기술로는 미국 등록특허 5,465,175호 및 6,046,849호에 개시된 입체영상 표시장치 등이 있다.A typical autostereoscopy device adopts a method of spatially dividing a left eye image and a right eye image implemented in an image display unit using an optical separation device such as a lenticular lens or a parallax barrier in a left eye direction and a right eye direction, respectively. have. Conventional techniques related to autostereoscopic devices include a stereoscopic image display device disclosed in US Pat. Nos. 5,465,175 and 6,046,849.
상기 오토스테레오스코피 장치에서 입체영상을 구현하기 위해서는 입체 카메라를 통해 얻어진 영상신호를 이용해야 한다. 이는 이미지 신호를 얻고자 하는 대상 주위에 여러대의 카메라를 설치하여 서로 다른 위치에서 상기 대상을 동시에 촬영함으로써 여러장의 영상신호를 얻는 방법이다.In order to implement a stereoscopic image in the autostereoscopic device, an image signal obtained through a stereoscopic camera must be used. This is a method of obtaining a plurality of video signals by placing a plurality of cameras around an object to obtain an image signal and simultaneously photographing the objects at different positions.
한편, 최근들어 셀룰러폰이나 디지털 카메라와 같은 모바일(mobile) 기기에 입체영상을 표시 및 촬영하기 위한 장치를 적용하려는 노력이 진행되고 있다. 그런데 모바일 기기에 입체영상 표시장치가 적용될 때에는 모바일 기기의 특성상 표시장치의 크기와 해상도에 제한이 있으므로, 좌안용 이미지와 우안용 이미지만을 이용하여 입체영상을 표시하는 2안식(2-view) 표시장치가 우선적으로 고려될 수 있다.Recently, efforts have been made to apply an apparatus for displaying and photographing stereoscopic images to mobile devices such as cellular phones and digital cameras. However, when a 3D image display device is applied to a mobile device, the size and resolution of the display device are limited due to the characteristics of the mobile device. Therefore, a 2-view display device displaying a 3D image using only a left eye image and a right eye image is used. May be considered first.
또한 2안식 입체영상 표시장치가 구비된 모바일 기기에 입체영상 촬영을 위 한 장치가 적용될 때에는 적어도 좌안용 이미지와 우안용 이미지를 각각 촬영하기 위한 두 대의 카메라가 필요하지만, 종래의 입체 카메라는 장비가 크고 단가가 높은 단점이 있어 모바일 기기 또는 소형 입체영상 기기에 적용되기 어려운 문제가 있다.In addition, when a device for shooting stereoscopic images is applied to a mobile device equipped with a binocular stereoscopic image display device, at least two cameras for capturing at least the left eye image and the right eye image, respectively, are required. There is a problem in that it is difficult to be applied to a mobile device or a small stereoscopic image device because of the disadvantage of large and high unit price.
따라서 본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 구성이 단순하고 소형화 제작에 유리하며 이미지 정보를 얻고자 하는 대상의 좌안용 이미지와 우안용 이미지를 동시에 촬영할 수 있는 이미지 포착부를 구비한 입체영상 기기를 제공하는데 있다.Therefore, the present invention is to solve the above problems, an object of the present invention is simple in configuration, advantageous in miniaturization and the image capture unit that can simultaneously shoot the left eye image and the right eye image of the target to obtain image information It is to provide a stereoscopic imaging device provided.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 입체영상 기기는 본체와, 본체에 제공되는 입체영상 표시부와, 이미지 정보를 얻고자 하는 대상의 좌안용 이미지와 우안용 이미지를 동시에 촬영하여 좌안 이미지의 영상 신호와 우안 이미지의 영상 신호를 상기 입체영상 표시부에 제공하는 이미지 포착부를 포함한다. 이 때, 이미지 포착부는 본체에 고정되는 제1 카메라와, 본체에 위치 이동이 가능하게 설치되어 제1 카메라와의 거리가 가변되는 제2 카메라를 포함한다.In order to achieve the above object, the stereoscopic imaging device according to the present invention simultaneously captures a main body, a stereoscopic image display unit provided on the main body, and a left eye image and a right eye image of a target to obtain image information, and thus a video signal of a left eye image. And an image capture unit for providing a video signal of a right eye image to the stereoscopic image display unit. In this case, the image capturing unit includes a first camera fixed to the main body, and a second camera installed in the main body so as to be movable in position and having a variable distance from the first camera.
상기 이미지 포착부는 다음의 수식 조건을 만족하도록 제2 카메라의 위치를 제어하는 위치 제어기를 더욱 포함한다.The image capturing unit further includes a position controller for controlling the position of the second camera to satisfy the following modification condition.
여기서, Pmax는 입체영상 표시부의 최대 시차값이고, ρ는 제1 및 제2 카메라 에서 피사체까지의 수직 거리이고, f는 제1 및 제2 카메라의 초점거리를 나타낸다.Here, P max is the maximum parallax value of the stereoscopic image display unit, ρ is the vertical distance from the first and second cameras to the subject, and f is the focal length of the first and second cameras.
이하, 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 입체영상 기기의 정면도로서, 입체영상 기기가 셀룰러폰에 적용된 경우를 도시하였다.1 is a front view of a stereoscopic apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention, which illustrates a case where a stereoscopic apparatus is applied to a cellular phone.
도면을 참고하면, 입체 영상 기기는 본체(2)와, 본체(2)에 제공되어 입체영상을 표시하는 입체영상 표시부(4)와, 이미지 정보를 얻고자 하는 대상의 좌안용 이미지와 우안용 이미지를 동시에 촬영하여 좌안 영상 신호와 우안 영상 신호를 생성하고 이를 입체영상 표시부(4)에 제공하는 이미지 포착부(6)를 포함한다.Referring to the drawings, the stereoscopic imaging apparatus includes a
상기 입체영상 표시부(4)는 도 2에 도시한 바와 같이 패럴랙스 베리어를 이미지 분리기로 사용하는 방식과, 도 3에 도시한 바와 같이 렌티큘러 렌즈 시트를 이미지 분리기로 사용하는 방식이 적용될 수 있다.As shown in FIG. 2, the stereoscopic
먼저, 도 2를 참고하면, 입체영상 표시부(4)는 우안용 이미지와 좌안용 이미지에 각각 대응하는 복수의 서브 픽셀들(8R, 8L)이 임의의 패턴을 가지고 형성되는 이미지 표시부(8)와, 이미지 표시부(8) 앞면에 배치되며 슬릿 형상의 광 차단부(10)와 광 투과부(12)가 일정한 주기를 가지고 반복 배열되는 패럴랙스 베리어(14)를 포함한다.First, referring to FIG. 2, the stereoscopic
이미지 표시부(8)의 각 서브 픽셀(8R, 8L)에는 우안 영상 신호(R)와 좌안 영상 신호(L) 중 어느 하나의 영상 신호가 입력되어 이미지 표시부(8)는 우안용 이미지에 대응하는 서브 픽셀들(8R)에서 우안 이미지를 표시하고, 좌안용 이미지에 대 응하는 서브 픽셀들(8L)에서 좌안 이미지를 표시한다.Each of the
상기 구성에 의해, 이미지 표시부(8)의 우안용 서브 픽셀들(8R)에서 구현된 우안 이미지는 패럴랙스 베리어(14)의 광 투과부(12)를 거쳐 사용자의 우안 방향으로 분리되며, 이미지 표시부(8)의 좌안용 서브 픽셀들(8L)에서 구현된 좌안 이미지는 패럴랙스 베리어(14)의 광 투과부(12)를 거쳐 사용자의 좌안 방향으로 분류됨으로써 사용자는 이미지 표시부(8)의 영상을 입체 영상으로 인식하게 된다.By the above configuration, the right eye image implemented in the
상기에서는 패럴랙스 베리어(14)가 이미지 표시부(8) 앞면에 배치되는 경우를 설명하였으나, 이미지 표시부(8)가 광원(도시하지 않음)으로부터 빛을 제공받아 이미지를 표시하는 투과형 표시소자인 경우에는 패럴랙스 베리어(14)가 광원과 이미지(8) 표시부 사이에 배치될 수 있다.In the above, the case where the
다음으로 도 3을 참고하면, 입체영상 표시부(4')는 좌안용 이미지와 우안용 이미지에 각각 대응하는 복수의 서브 픽셀들(8R, 8L)이 임의의 패턴을 가지고 형성되는 이미지 표시부(8)와, 이미지 표시부(8) 앞면에 배치되어 다수의 렌티큘러 렌즈(16a)로 이루어진 렌티큘러 렌즈 시트(16)를 포함한다. 각각의 렌티큘러 렌즈(16a)는 2개 이상의 서브 픽셀(8R, 8L)에 대응 배치된다.Next, referring to FIG. 3, the stereoscopic
상기 구성에 의해, 이미지 표시부(8)의 우안용 서브 픽셀들(8R)에서 구현된 우안 이미지는 렌티큘러 렌즈(16a)에 의해 굴절되어 사용자의 우안 방향으로 분리되고, 이미지 표시부(8)의 좌안용 서브 픽셀들(8L)에서 구현된 좌안 이미지는 렌티큘러 렌즈(16a)에 의해 굴절되어 사용자의 좌안 방향으로 분리됨으로써 사용자는 이미지 표시부(8)의 영상을 입체 영상으로 인식하게 된다.
By the above configuration, the right eye image implemented in the
상기 입체영상 표시부(4, 4')는 이미지 포착부(6)가 촬영한 좌안 이미지의 영상 신호와 우안 이미지의 영상 신호를 제공받아 이를 표시하는데, 본 실시예에서 이미지 포착부(6)는 평행축 방식의 입체 카메라로서, 2대의 카메라를 이용하여 피사체의 좌안용 이미지와 우안용 이미지를 동시에 촬영한다.The stereoscopic
도 4는 이미지 포착부의 동작 원리를 설명하기 위해 도시한 개략도이다.4 is a schematic diagram illustrating the operation principle of the image capturing unit.
도면을 참고하면, 이미지 포착부는 위치가 고정된 제1 카메라(18)와, 제1 카메라(18)와 평행축 상에 위치하면서 제1 카메라(18)와의 거리가 가변되는 제2 카메라(20)와, 제1 및 제2 카메라(18, 20)와 피사체(22)와의 거리를 연산하여 제2 카메라(20)의 위치를 제어하는 위치 제어기(24)와, 사용자의 입력에 따라 위치 제어기(24)와 제1 및 제2 카메라(18, 20)의 줌 모터(26, 28)를 제어하는 사용자 입력장치(30)를 포함한다.Referring to the drawings, the image capturing unit is a
제1 카메라(18)는 본체(2)에 고정된 카메라로서, 사용자는 제1 카메라(18)를 통해 피사체를 입체영상 표시부(2)에 표시하여 피사체(22)의 위치와 초점 등을 확인할 수 있다. 제2 카메라(20)는 사용자가 원하는 시차 정도를 갖는 입체 영상을 촬영할 수 있도록 이동부(도시하지 않음)에 장착된다.The
사용자 입력장치(30)는 사용자가 피사체와의 거리 및 카메라 렌즈의 줌 조정을 행하도록 하는 장치로서, 이 장치를 통해 피사체와의 거리와 초점 거리 등을 파악하면 위치 제어기(24)가 아래 수식에 의해 두 카메라간 거리를 계산하여 제2 카메라(20)의 위치를 조절한다.
The
여기서, Pmax는 입체영상 표시부(4)의 최대 시차값이고, ρ는 제1 및 제2 카메라(18, 20)로부터 피사체(22)까지의 수리 거리이며, f는 제1 및 제2 카메라(18, 20)의 초점거리이다.Here, P max is the maximum parallax value of the stereoscopic
Pmax와 f는 각각 입체영상 표시부(4)와 제1 및 제2 카메라(18, 20)의 특성치로서 정해진 값이다. 그리고 제1 및 제2 카메라(18, 20)와 피사체(22)와의 거리(ρ)는 사용자가 사용자 입력장치(30)를 통해 직접 입력하거나, 카메라 렌즈의 줌 정도에 따라 계산되어질 수 있는데, 제1 및 제2 카메라(18, 20)가 오토포커싱 기능을 가지면 사용자의 입력 없이도 피사체(22)와의 거리를 계산할 수 있다.P max and f are values determined as characteristic values of the stereoscopic
상기 수식은 이미지 포착부(6)로부터 일정 거리(ρ)에 있는 피사체(22)를 입체영상 표시부(4)를 통해 편안히 느끼면서 시청할 수 있는 두 카메라(18, 20)간 거리를 의미한다.The above equation refers to a distance between two
이로써 전술한 구성의 이미지 포착부(6)는 제1 및 제2 카메라(18, 20)와 피사체(22)와의 거리에 따라 제1 카메라(18)와 제2 카메라(20)의 거리를 최적화하고, 제1 카메라(18)와 제2 카메라(20)를 동시에 작동시켜 피사체(22)의 좌안 이미지와 우안 이미지를 동시에 촬영하며, 여기에서 얻어진 좌안 이미지의 영상 신호와 우안 이미지의 영상 신호를 입체영상 표시부(4)에 제공함으로써 사용자가 찍은 영상을 입체로 제공한다.
Thus, the
도 5는 본체와 제2 카메라 사이에 설치되어 제2 카메라를 이동시키는 이동부의 일례를 도시한 개략도이다.5 is a schematic view showing an example of a moving unit provided between the main body and the second camera to move the second camera.
도면을 참고하면, 이동부(32)는 제2 카메라(20)를 지지하면서 본체(2)로부터 노출 길이가 가변되는 수평 이동축(34)과, 수평 이동축(34) 단부에 고정되는 랙(36)과, 랙(36)과 맞물려 회전하는 피니언(38)과, 피니언(38)에 설치되어 이를 구동시키는 모터(40)와 감속기(42)를 포함한다.Referring to the drawings, the moving
이로써 위치 제어기(24)가 피사체의 촬영에 적합한 제1 카메라(18)와 제2 카메라(20)간 거리를 연산하면, 연산 신호가 모터(40)에 전달되어 모터(40)와 감속기(42)가 작동하고, 이를 통해 제2 카메라(20)의 위치가 가변되어 설정된 위치에 고정된다.Thus, when the
한편, 도 1에서는 본 실시예의 입체영상 기기가 셀룰러폰에 적용된 경우를 도시하였으나, 본 실시예의 입체영상 기기는 셀룰러폰 뿐만 아니라 노트PC, 디지털 카메라 및 캠코더와 같은 다양한 종류의 모바일 기기에 적용될 수 있으며, 텔레비전 및 컴퓨터 모니터와 같은 통상의 표시장치에도 용이하게 적용될 수 있다.Meanwhile, although FIG. 1 illustrates a case where the stereoscopic image device of the present embodiment is applied to a cellular phone, the stereoscopic image device of the present embodiment may be applied to various types of mobile devices such as note PCs, digital cameras and camcorders as well as cellular phones. The present invention can be easily applied to conventional display devices such as televisions and computer monitors.
또한, 전술한 이미지 표시부로는 음극선관, 액정 표시장치, 유기발광 다이오드 및 플라즈마 디스플레이 패널과 같은 공지의 모든 디스플레이 장치가 적용될 수 있다.In addition, all the known display devices such as a cathode ray tube, a liquid crystal display, an organic light emitting diode, and a plasma display panel may be applied to the image display unit described above.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범 위에 속하는 것은 당연하다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited thereto, and various modifications and changes can be made within the scope of the claims and the detailed description of the invention and the accompanying drawings. Of course it belongs to the range of.
이와 같이 본 발명에 의한 입체영상 기기는 제1 카메라에 대해 위치 조절이 가능한 제2 카메라를 구비하고, 두 카메라간 거리를 최적화하여 피사체의 좌안 이미지와 우안 이미지를 동시에 촬영할 수 있다. 따라서 본 발명에 의한 입체영상 기기는 구성이 단순하고, 소형화 제작에 유리한 이미지 포착부를 구비하여 모바일 기기에 용이하게 적용될 수 있으며, 입체감이 뛰어난 입체영상을 구현할 수 있다.As described above, the stereoscopic imaging apparatus according to the present invention includes a second camera capable of adjusting a position with respect to the first camera, and can simultaneously photograph a left eye image and a right eye image of a subject by optimizing a distance between the two cameras. Therefore, the stereoscopic image device according to the present invention has a simple configuration, has an image capturing unit which is advantageous for miniaturization, can be easily applied to a mobile device, and can realize a stereoscopic image with excellent stereoscopic effect.
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