KR0157611B1 - 3렌즈의 3차원 카메라 및 3차원 이미지 구조 - Google Patents

Abstract

내용없음.

Description

3렌즈의 3차원 카메라 및 3차원 이미지 구조

제1도는 렌즈 스크린 중앙의 양 옆에 대칭적으로 배열된 4개의 이미지 밴드를 갖는 3차원 사진을 보는 통상의 방법을 나타내는 개략도.

제2도는 시계각이 렌즈 스크린의 오른쪽으로 비스듬히 기운 제1도의 렌즈를 나타내는 개략도.

제3도는 시계각이 렌즈 스크린의 왼쪽으로 비스듬히 기운 제1도의 렌즈를 나타내는 개략도.

제4도는 8.5° 내지 11°의 시계각을 차지하는 렌즈의 3개의 이미지 밴드를 갖는 3차원 사진을 바라보는 개략도.

제5도는 시계각이 렌즈 스크린의 왼쪽으로 비스듬히 기운 제4도의 렌즈를 나타내는 개략도.

제6도는 3렌즈 카메라로 입체사진을 찍는 과정을 도시한 개략도.

제7도는 3렌즈 카메라에 찍힌 입체사진을 렌즈 사진 재료상에 구성하는 과정을 나타내는 도면.

제8도는 각 렌즈당 3개의 이미지 밴드를 갖는 일부 렌즈를 나타내는 입체 렌즈 사진 재료의 개략도, 및

제9도는 본 발명의 3렌즈 카메라의 정면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

I : 렌즈 2L,2R : 사람의 눈

3 : 초점 4 : 렌즈스크린

8 : 사진 9 : 감광성물질

A,B,C,D : 이미지 밴드 6a,6b,6c : 렌즈

N1,N2,N3 : 음화 L1,L2,L3 : 확대렌즈

본 발명은 3차원 카메라 및 3차원 이미지 구조에 관한 것으로, 어떠한 시계각으로도 인접한 입체쌍을 볼 수 있고 초점이 완전히 맞는 사진을 제조하며 더 넓은 각으로 사진이 보여질 수 있도록 각각의 이미지 밴드폭이 8.5° 내지 11°되는 3개 이미지 밴드를 갖는 렌즈로 3차원 사진이 제조된다. 이러한 사진을 찍기 위하여 3렌즈 카메라가 제공되고, 각 렌즈내 3개 이미지 밴드는 3렌즈 카메라내 하나의 필름 스트립상에 동시에 포착되고 기록되는 3개 2차원 이미지로부터 제조된다.

렌즈의 형태에 있어서, 2차원(2-D) 시계 장면의 복수인 3차원(3-D) 사진술은 수평적으로 위치한 다수의 유리한 지점으로부터 성립되고, 장면의 3차원 복합이미지를 형성하기 위해 연속적인 2차원 이미지는 압축되고 렌즈 스크린의 각 렌즈의 초점면에 인화된다.

종래에는 3차원 사진을 합성하기 위하여는 최소한 4개의 2차원적 시계가 사용되었고 다수의 압축된 2차원적 라인폼(lineiform) 이미지 밴드 각각은 렌즈에 있어서 동일한 폭을 차지하였다. 또한 언제나 짝수의 이미지 밴드가 사용되었다. 몇 개의 이미지가 하나의 밴드내에 인화될 수 있다. 이것은 대개 W/N이라고 언급되며 이때 W는 각 렌즈의 폭을 나타내고 N은 전체적인 합성에 사용될 2차원적 이미지 밴드의 수를 나타내며, 입체쌍이 라인폼 이미지 밴드는 렌즈의 렌즈 스크린의 곡면 중앙에 대해 대칭적인 관계로 배열된다.

어떤 사람이 3차원 사진을 볼 때 인접한 2차원 라인폼 이미지 밴드의 입체쌍을 눈으로 보는 것이 바람직하다. 그러므로 제1도에 설명된 바와 같이 초점이 맞고 또렷한 3차원 이미지를 구성하기 위하여는 2차원 이미지의 쌍 사이의 적당한 시차가 유지되도록 이미지 밴드(A와 B, B와 C, 또는 C와 D)를 보아야만 한다. 시차(prarllax)는 어떤 구성요소가 보여지는 장소 및 구성요소의 위치에 있어서의 상대적인 변화에 기인하는 객체필드(object field)의 구성요소의 위치에 있어서의 외관상의 변화이다. 종래의 3차원 사진을 볼 때 언제나 인접한 2차원 이미지 밴드에 의하여 형성된 입체쌍을 보는 것은 아니다. 종종 사진을 보는 각도 및 거리에 따라 제1도에 나타난 것과 같은 이미지 밴드(A와 C, B와 D, 또는 A와 D)에 의하여 형성된 인접하지 않은 입체쌍을 보게된다. 인접하지 않은 이미지 밴드의 입체쌍을 볼 때 그들사이의 시차가 커서 하나의 견고한 이미지를 형성하기 위해 이미지의 쌍을 융합할 수 없다.

종래의 3차원 사진을 합성하는데 사용되는 최소한의 2차원 시계의 수는 인화물질의 렌즈의 일반적인 시계각이 약20° 내지 30°인 4개이다. 결과적으로 각각의 2차원 이미지 밴드는 7½°보다 작은 각을 차지한다. 15인치의 거리에서 정상적으로 볼 때 렌즈의 약 10°정도의 각으로 보게 된다. 3차원 사진이 정확히 눈 사이의 중앙에 그리고 그들에 수직으로 고정되지 않으면 제1,2,3도에 나타난 것과 같은 이미지 밴드(A와 C, B와 D, 또는 A와 D)에 의하여 형성된 인접하지 않은 입체쌍을 보게 될 것이다.

Lo외 다수의 미국 특허 제3,895,867호에는 렌즈의 곡선 스크린의 중심을 가로지르는 수직선에 대하여 대칭으로 배열되어 있는 4개 또는 그 이상의 라인폼 이미지 밴드가 있는 3차원 사진을 만드는 방법이 개시되어 있다. Okoshi의 Three-Dimensional Imaging Techniques(1976)의 71-88쪽에 3차원 인화에서의 감광유제에 대한 이미지의 분산에 대해 발표하였다.

Lo외 다수의 미국 특허 제3,953,869호, 제4,037,950호, 제4,063,265호, 및 제4,086,585호에도 역시 보고되어 있다.

본 발명의 목적은 개선된 품질의 3차원 자동 입체 사진을 제조하는 것이다.

본 발명의 목적은 개선된 품질의 3차원 사진보다 흐려지는 경우없이 보다 큰 시계각의 범위와 거리내에서 초점이 항상 맞는 상태로 보이는 사진을 제조하는 것이다.

본 발명의 목적은 또한 보다 깊이 있게 보이는 사진을 제조하기 위하여 인접한 입체쌍 사이에서 시차가 증가되는 근접 촬영 물체(close-up object)의 3차원 사진을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 또한 이러한 목적을 수행할 수 있는 3차원 사진을 제조하기 위하여, 이러한 사진을 찍을 수 있는 능력을 지닌 카메라를 제조하는 것이다.

카메라에 의해 취해지는 2차원 시계의 수를 3으로 한정하고 라인폼 이미지 밴드 각각의 폭을 적어도 8.5°의 각으로 늘림으로써 위의 목적들을 달성할 수 있다는 것이 알려져 왔다. 2차원 이미지 밴드 각각의 폭이 적어도 렌즈의 8.5°일 경우 이미지(A와 C)를 보지 않게 된다. 이미지 밴드(A와 C)를 보게 되는 경우에는 객체의 사진이 가까운 범위에서 찍히는 일반적인 수요자 사진술에 있어서 두 개의 이미지 사이의 시차가 커지기 때문에 두 개의 이미지가 서로 융합되어질 수 없게 됨에 따라 사진은 초점이 맞지 않게 된다. 눈의 시계각을 조절하기 위하여 이미지 밴드의 폭을 7½°에서 적어도 8.5°로 증가시키므로써, 입체 이미지 밴드의 쌍이 서로 융합되어 하나의 뚜렷한 3차원 이미지를 재정립하도록 적절한 시차가 유지될 때 제4도에서 보이는 바와 같이 이미지 밴드(A와 B 또는 B와 C)만이 입체쌍으로서 보이게 된다. 2차원 이미지 밴드의 수를 3개로 한정한다는 것을 종래의 방법과는 어긋나는 것인데, 과거에는 3차원 사진을 제조하기 위해 많은 수의 2차원 시계가 사용되어야 한다고 생각하였고, 또한 그것이 3차원 효과를 상승시키고 결과적으로 입체쌍 사이에서의 전이를 보다 쉽게 하는 것으로 생각하였다. 또한 사람이 두 개의 눈을 가지고 있다는 사실에 기인하여 렌즈내 이미지 밴드의 수가 짝수이어야 한다고 생각하였다. 본 발명에 따라 제조된 사진에 있어서 원하는 목적을 달성하기 위하여 렌즈가 동일한 간격으로 놓인 3렌즈 카메라가 사용되었다.

제1도는 3차원 사진의 렌즈(I)내의 입체쌍(B와 C)을 보는 사람을 나타낸다. 렌즈(I)는 4개의 2차원 라인폼 이미지 밴드(A,B,C,D)로 구성된다. 이미지 밴드(A와 B, B와 C, C와 D)는 입체적 이미지 쌍을 구성한다. 이미지 밴드들은 감광성 물질상에 형성된다. 제1도는 관측자의 두 눈(2R,2L) 사이의 중심을 가로지르고 렌즈 스크린(4)의 중심을 통해 통과하는 수직선을 따라 렌즈를 보는 사람의 눈(2R,2L)을 나타낸다. 눈과 눈 사이의 간격은 2½인치 떨어진 것으로 나타나 있는데 이는 사람의 눈 사이의 평균 간격이다. 눈이 사진으로부터 15인치 정도 떨어진 상태일 때 시계각은 약 10도를 차지한다. 사진이 그렇게 고정될 때 관찰자는 10°시계각이 떨어지는 15°각을 차지하는 입체 이미지 쌍(B와 C)을 보게 될 것이다. 시야는 렌즈(I)의 초점면(3)에 초점을 맞출 것이다.

제2도는 사진이 렌즈 중심과 눈 사이의 중심 사이의 수직선으로부터 약건 벗어난 상태로 고정된 경우에서의 렌즈의 시야를 나타낸다. 이 경우에는 렌즈 스크린(4)의 오른쪽으로 기울어지도록 사진이 고정되었다. 시계각이 10°이고 각 이미지 밴드폭이 7½°인 때, 사진이 그렇게 고정된 경우 인접하지 않은 입체 이미지 쌍(A와 C)을 보게 될 것이다. 이들 이미지 쌍 사이의 시차 때문에 사진은 흐려지고 초점이 완전히 맞지 않게 된다.

제3도는 사진이 렌즈 스크린(4)의 중심과 눈 사이의 중심 사이의 중앙선의 왼쪽으로 기울어졌을 때의 렌즈의 시야를 나타낸다. 제2도의 경우에 각 이미지 밴드가 렌즈의 7½°를 차지하는데 반해서 시계각은 아직도 10°이다. 이 사실로 인해 결과적으로 인접하지 않은 입체 이미지 쌍(B와 D)을 보게 되어 이들 이미지 사이의 시차가 커져서 사진이 흐려보이고 초점이 맞지 않게 된다.

제4도는 3개의 이미지 밴드(A,B,C)만으로 이루어진 렌즈(I)를 나타낸다. 이 경우에 관찰자는 렌즈 스크린(4) 중심과 또한 눈 사이의 중심을 가로지르는 수직선에 따른 각도로 사진을 보게된다. 이런 상태에서 관측자는, 렌즈 스크린이 오른쪽으로 약간 기울어진 경우 이미지 밴드(A와 B)에 의하여 형성된 입체쌍을 보게되고, 렌즈의 스크린이 왼쪽으로 약간 기울어진 경우에는 이미지 밴드(B와 C)에 의하여 형성된 입체쌍을 보게 된다. 이들 이미지 밴드 쌍의 각각은 렌즈의 10°를 차지한다. 시계각이 10°일때는 이미지 밴드의 입접한 쌍만을 보게된다. 결과적으로 렌즈 스크린(4)의 중심을 통과하는 수직선이 왼쪽 눈보다 오른쪽 눈쪽으로 더 가까이 가로지르는 상태로 사진이 고정되는 경우, 제5도에서 보는 것처럼 사진이 눈에 대해서 중심에서 어긋나거나, 또는 기울어질 수 있다. 이런 상태에서 관측자는 입체쌍(B와 C)을 보게 될 것이다. 결과적으로, 시계각이 적어도 8.5°인 3개의 이미지 밴드를 사용한 경우에는 입체쌍이 4개 또는 그 이상의 이미지 밴드의 쌍 사이에서 형성되는 3차원 사진보다는 더 큰 정도로 사진이 기울어지거나 눈의 중심에서 벗어날 수 있다. 각 렌즈내에 단지 3개의 이미지 밴드만이 있기 때문에 렌즈 스크린의 중심으로부터 감광성 물질까지의 수직선이 중앙 이미지 밴드의 거의 중점을 가로지를 수 있도록 이미지 밴드들이 렌즈의 중심에 대하여 맞비기는 구성(offset format)으로 배열되어 있다.

오로지 인접한 입체쌍만을 보도록 보장하기 위해 각 이미지 밴드의 폭은 8.5° 내지 11°이어야 하는 것이 필수적이다. 폭이 8.5°보다 작아지면 눈 사이의 시계각이 10°도 일 때 인접하지 않은 쌍을 볼 수 있게 된다. 만일 렌즈의 전체 시계각이 30°인 경우 각 이미지 밴드의 폭은 11°보다 크기 않아야 한다. 만일 각 이미지 밴드의 폭이 11°보다 커지면 렌즈내에 두 개의 입체쌍을 위치시키는 것이 불가능하게 된다. 만일 15°의 이미지 밴드가 단지 2개 있다면 눈 사이의 시계각이 10°가 될 때 양쪽 눈 각각은 단지 하나의 이미지만을 볼 것이다.

배경이 흐림과 뒤틀림 효과 때문에 렌즈 스크린이 30°보다 커지게되면 실용적이지 못하다. 배경의 흐림이란 이미지 밴드에 도달하는 빛이 렌즈 스크린의 가장 자리로 떨어져서 그 결과로 어두운 사진이 제조되는 것을 의미한다. 모든 렌즈에 있어서 빛이 렌즈의 바깥족 가까이 떨어질 때 위의 효과가 특징적으로 나타난다. 40°또는 그 이상의 렌즈 스크린이 10° 또는 그 정도의 이미지 밴드를 더 많이 갖는 것도 가능하다. 위의 경우에는 배경의 흐림과 뒤틀림 효과 때문에 실용적이지 못하다.

결과적으로 질이 좋은 3차원 사진을 제조하기 위한 하나의 실제적인 방법은 3개의 이미지 밴드를 갖는 약 30°정도의 렌즈 스크린을 사용하는 것이다. 이미지 밴드의 범위는 약 8½° 내지 11°일 수 있는데 이미지 밴드의 폭은 8½°와 10°사이인 것이 바람직한다. 위의 범위일 때 인접한 이미지만으로 보게 됨에 따라 질이 좋은 사진을 제조하게 된다. 인접하지 않은 이미지를 보게되면 결과적으로 뒤틀림 현상이 나타난다.

1렌즈 카메라를 가지고도 본 발명의 입체 사진을 찍을 수 있다. 1렌즈 카메라로 이들 사진을 찍기 위한 한가지 방법은 카메라를 객체에 대하여 3가지 위치로 이동시키고 각 위치에서 사진을 찍는 것이다. 또 다른 방법은 객체를 카메라에 대하여 3가지 다른 위치로 옮기는 것이다. 간편하게 제9도에 나타난 신규의 3렌즈 카메라로 본 발명의 입체 사진을 찍는 것이 바람직하다.

제6도에 나타난 바와 같이, 객체(5)에 대하여 각각 다른 수평면적 위치에 자리한 3개의 렌즈(6a,6b,6c)를 갖는 입체 카메라로 객체(5)의 사진을 찍는다. 이들은 이미지(7)를 갖는 3개의 음화(N1,N2,N3)를 제조한다. 이들 음화들은 제7도에서 보는 바와 같이 확대렌즈(L1,L2,L3) 또는 이미지(7)를 사진(8)의 렌즈(I)의 감광성 물질(9)로 초점을 맞추는 하나의 렌즈 확대기를 통하여 다시 구성된다. 제7도에서 보는 바와 같이 입체 이미지 밴드(N1_i,N2_i,N3_i)를 형성하기 위해 이미지들은 렌즈 스크린(4)을 통해 초점(3) 및 감광성 물질에 초점이 맞춰진다. 제7도에 나타난 확대 과정에 있어서, 음화(예를 들어 N2)의 이미지는 이미지 밴드 전체 폭을 채우기 위해 여러차례 병행관계(side-by-side relationship)로 적당한 이미지 밴드(A)로 투영될 수 있다. 만일 위 과정이 제8도에 나타난 렌즈(1a)에 있는 이미지 밴드(A)의 경우에 행해졌다면 이미지 밴드(A)에 있는 각각의 이미지는 동일할 것이고, 동일한 2차원적 시계를 가질 것이다.

제8도에 나타난 바와 같이 이미지를 렌즈(1a)내의 각 밴드(A)를 가로질러 분산시키기 위해 기존 기술 문헌인 Okoshi의 Thee-Dimensional Imaging Techniques(1976)의 71-88쪽에 기재된 바와 같이 인화의 스캐닝 기법(scanning technique)을 사용하는 것도 또한 가능하다. 각 이미지 밴드에 하나의 이미지가 있기를 원하면, 하나의 이미지가 전 이미지 밴드를 채울 수 있도록 충분한 폭으로 확대기의 틈을 열 수 있다.

제8도는 앞서 밝혀진 방법에 의하여 채워진 3개의 이미지 밴드를 갖는 각 렌즈로 된 사진을 포함하는 여러개의 렌즈를 나타낸다.

제9도에 나타난 카메라(10)는 3개의 렌즈(6a,6b,6c)를 갖는다. 3개의 렌즈는 동일한 수평면상에 배열되고 인접한 렌즈 사이의 거리는 동일한다. 이 카메라는 위의 점 이외에는 종래의 구조로 이루어져 있다.

각 렌즈가 단지 3개의 이미지 밴드로 구성된 특징을 지닌 본 발명의 렌즈 구조는 종래의 사진에 비해서 보다 넓은 시계각과 거리에서 사진을 볼 수 있다는 점에서 큰 장점을 갖는다. 공통적으로 사용되는 인화물질 렌즈의 일반적인 시계각은 약 30°이다. 이것은 시계각이 점유하는 폭이 8½° 내지 11°사이에서 변화될 수 있지만 각각의 이미지 밴드 폭은 시계각의 약 10°를 차지한다는 것을 의미한다. 이미지 밴드 폭이 10°라는 사실을 기초로 할 때, 약 10°보다 시계각이 작은 경우 10°인 경우보다 사진으로부터 더 멀리서 보게 되고 인접한 이미지 밴드를 볼 수 없게 될 것이다. 반면, 시계각이 약 20°를 초과하지 않는 범위에서 가능한한 짧은 거리에 사진이 있을 수 있다. 20°의 시계각에서 관측 거리는 약 7인치가 된다. 그러나, 이러한 전체 거리 범위에서는 인접한 이미지 밴드를 볼 수 있지만 사진이 적절한 초점을 맞추지 못한다는 것이 지적된다. 구성되는 동안 2차원적인 프레임이 투영되기 때문에 항상 동일한 거리와 위치에서 사진의 렌즈 스크린을 볼 필요는 전혀 없다. 예를 들어, 이미지 밴드(B)내에 다수의 이미지가 있는 경우 제8도에 나타난 렌즈(1a)를 볼 때는 사진이 찍히는 위치와 다른 각도에서 사진이 보여지더라도 이러한 보다 넓은 이미지 밴드내의 어느 특별한 이미지에 초점이 맞춰질 것이다. 제8도의 렌즈(1a)의 이미지 밴드내에 하나의 이미지가 있는 경우, 사진이 통상의 관점위치로부터 약간 기울어진 각도로 관측되더라도 이 이미지를 볼 수 있다. 사진이 기울어지거나 또는 여러 거리에 놓여지더라도 종래의 3차원 사진의 경우와는 달리 사진의 질을 저하시키지 않는다.

위에서 언급한 바와 같이 객체를 원하는 상태로 찍을 수 있는 3차원 사진을 제조하기 위하여는 이미지 밴드의 폭은 적어도 8.5°이어야 하고 11°를 너어서는 안된다는 것이 매우 중요하다. 만일 이미지 밴드의 폭이 8.5°보다 작아지면 사진이 기울어질 때 인접하지 않은 입체쌍을 볼 수 있다. 각 렌즈내에 두 개의 입체쌍을 놓는 것은 불가능하기 때문에 양쪽 눈이 모두 동일한 이미지 밴드를 보게 될 때 이미지 밴드는 11°보다 클 수 없다. 원하는 3차원 효과를 얻기 위하여는 적어도 두 개의 입체쌍을 가져야 함이 필수적이다. 종래의 3차원 사진의 경우 사진이 기울어졌을 때 관측자가 종종 인접하지 않은 이미지 밴드를 보기 때문에 질이 좋지 않았다. 이런 이유로 관측자에 의해서 여러 가지 위치로 고정되었을 때, 사진이 초점이 맞지 않거나 또는 뒤틀려지게 된다. 이 문제는 이미지 밴드의 수를 3개로 줄임으로써 해결되었다. 종래에는 이미지 밴드의 수는 항상 짝수이어야 하고 또 적어도 4개의 이미지 밴드가 있어야만 한다고 생각되었다. 또한 이들 이미지 밴드는 폭이 8½°과 11°사이어야 하고 렌즈의 폭은 약30°이어야 한다는 것도 밝혀졌다. 이런 모든 특징들은 질이 우수한 3차원 사진을 제조하는데 필수적이다.

Claims (4)

1. 렌즈 인화물질의 감광성 표면에 형성되는 이미지 배열 구조에 있어서, 상기 이미지 배열구조는 각각의 렌즈내 3개 이미지 밴드 그룹내에 2개 입체 이미지 쌍으로 구성되고, 각 렌즈내 3개의 이미지 밴드는 3렌즈 카메라내 하나의 필름 스트립상에 동시에 포착되고 기록되는 3개 2차원 이미지로부터 제조되며, 관찰자가 여러 거리에서 보거나 또는 이미지 배열구조가 관찰자의 시야선에 대해 기울어지는 경우 흐려지는 것을 최소화하기 위해 이미지 배열 구조를 볼 때 인접한 입체 이미지 쌍만을 보도록 각각의 이미지 밴드는 렌즈 시계각의 약8½° 내지 11°사이의 공간을 차지하는 것을 특징으로 하는 이미지 배열 구조.
2. 제1항에 있어서, 각 이미지 밴드내에 동일한 2차원적 시계의 다수의 동일한 이미지가 병행관계로 존재하는 것을 특징으로 하는 이미지 배열 구조.
3. 제1항에 있어서, 각각의 이미지 밴드내에 하나의 이미지가 존재하는 것을 특징으로 하는 이미지 배열 구조.
4. 필름이 렌즈 사진 재료물질상으로 투영되는 경우, 카메라의 중심 렌즈를 통하여 얻어진 이미지가 다른 두 렌즈로부터의 두 이미지들이 렌즈 사진 재료물질의 양 옆으로 투영되는 것과 함께 렌즈의 중앙에 있는 사진 재료 물질로 투영되도록 하기 이해, 상기 렌즈들은 인접한 두 렌즈 사이의 거리가 이용되는 음화의 크기 및 렌즈들의 초점 길이에 의해 결정되며 그 거리가 같고 동일한 수평면상에 배열되고, 여러 거리에서 사진을 보거나 또는 관측자의 시야선에 대해 기울어진 경우 흐려짐을 최소화하기 위해 관측자가 사진을 볼 때 인접한 입체 이미지만을 볼 수 있도록 상기 이미지 각각은 렌즈의 시계각의 약 8½° 내지 10° 사이의 공간을 차지하는 것을 특징으로 하는 3렌즈 3차원 카메라.

Images