KR0182096B1 - 스테레오 카메라 - Google Patents

Abstract

본 발명은 촬영거리에 무관하게 시차를 최적으로 조정할 수 있는 스테레오 카메라를 제공한다. 좌, 우측 촬영렌즈들의 렌즈판과, 그 렌즈판들의 이송시 광축간거리를 줄이는 방향으로 경사지게 렌즈판들을 이동시키는 슬라이드가이드가 제공되어 있다. 초점노브의 회전시, 촬영렌즈들과 파인더렌즈는 캠샤프트의 회전방향에 따라 일체로 전진 또는 후퇴한다. 슬라이드가이드는 근접거리촬영시 근접거리에서 좌,우시야들이 일치할 수 있게 그리고 먼 거리 촬영시의 초점거리에 비해 짧은 거리에서 좌,우시야들을 일치시킬 수 있게 배치되어 있다. 따라서, 먼 거리 촬영시 부자연스러운 먼 거리 또는 근접거리 감각에 의해 인간의 콜리메이션이 영향을 받지 않게 되어 모든 촬영거리에서 이상적인 입체효과를 얻을 수 있다.

Description

스테레오 카메라

본 발명은 스테레오 카메라에 관한 것으로, 특히 두 촬영렌즈의 광측(주축)간의 거리를 조정하기 위한 기구를 구비하는 스테레오 카메라에 관한 것이다.

일반적으로, 스테레오 카메라에 있어서 두 촬영렌즈의 광축간의 거리는 한쌍의 좌,우측 촬영렌즈에 의해 두 개의 사진을 동시에 촬영할 수 있도록 고정되어 있다. 광축간의 거리가 고정되어 있는 이러한 종류의 스테레오 카메라의 경우는 물체거리가 짧아짐에 따라 두 촬영렌즈들의 시차에 의해 좌,우측 사진에서의 물체상의 위치편차가 증가하게 된다. 또한, 제10도에 좀 과장되어 도시된 바와 같이 좌, 우측사진(L,R)의 입체사진영역의 외측에서 비중첩영역(a 에서 b, c에서 d)이 증가하게 된다.

이러한 비중첩영역(a 에서 b, c에서 d)들은 사진필름을 사용할 수 있게 입체슬라이드 뷰어(viewer)에 의해 입체슬라이드 장착구에 장착시킬 때 입체상을 갖게 형성되지 않는다. 제11도에 도시된 바와 같이, 창의 가장자리는 경계부상에서 중첩되어 시야를 방해하게 된다. 따라서, 각기 다른 창폭을 갖는 여러 가지 형태의 다수의 입체 슬라이드 장착구를 준비하여 그로부터 적당한 창폭을 갖는 입체슬라이드 장착구를 선택하여 좌,우측 사진들의 비중첩영역(a에서 b,c에서 d)들을 차폐시키는 수단을 사용하고 있다. 따라서, 사진의 손실이 크고 장착시 사진의 차폐량이 커지게 되며, 측방향 위치결정이 용이하지 않다.

그러므로, 본 발명의 발명자는 촬영거리에 따라 시차를 자동적으로 교정할 수 있도록 초점거리에서 좌,우측 촬영렌즈들의 시야를 항상 일치시키기 위한 광축간 거리 자동조정기구가 구비되어 있는 스테레오 카메라를 제안한 바 있다. 이 스테레오 카메라는 초점거리에서 좌, 우측 촬영렌즈들의 시야를 항상 일치시킬 수 있게 광축들간의 거리를 자동 조정할 수 있게 되어 있기 때문에, 입체촬영면적의 손실을 감소시킬 수 있고, 신속촬영에 우수한 점이 있다. 그러나, 실제로 사진내의 모든 물체가 초점거리에 위치하는 경우는 거의 드물고, 종종 다양한 거리에 혼합된 상태로 존재하게 된다. 인간의 시각은 근접범위의 물체를 주시하기 위한 콜리메이션을 가지고 있기 때문에, 먼거리에 위치한 주 물체에 초점이 맞춰지는 경우에는 렌즈들의 광축간 거리 교정량이 동일 사진내의 근접범위물체에 대해서는 충분치 않게 될 수 있다. 이러한 방식으로 촬영되는 입체슬라이드가 뷰어에 장착되어 사용되는 경우에는, 근접범위의 물체는 너무 근접한 범위에 초점이 맞춰져 부자연스럽게 보인다. 이것을 교정하기 위해서는 장착시마다 좌, 우 사진의 외측영역을 적당히 차폐시킬 필요가 있다.

따라서, 상기의 광축간 거리 자동조정기구를 구비하는 스테레오 카메라의 경우라도 1 내지 2m의 근접촬영시 또는 그 근접범위촬영을 제외하고는 종종 슬라이드 장착구의 창폭감소 또는 장착시 마스크스크린등과 같은 수단에 의해 사진의 외측영역을 차폐시킴으로써 시차를 교정할 필요가 있다.

그 결과, 실제의 촬영상태에서 입체촬영면전의 손실을 감소시킬 수 있는 광축간 거리 자동조정기구를 구비하는 스테레오 카메라를 제공하여야 하는 기술적인 과제가 존재한다. 따라서, 본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 과제를 해결하는 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 스테레오 카메라에 있어서, 두 촬영렌즈들이 장착되어 있는 독립된 렌즈판을 구비하고 있고, 그 두 촬영렌즈들의 광축들을 서로 근접시켜 초점위치에서 그 두 촬영렌즈들의 시야를 일치시킬 수 있게 하도록 상기 렌즈판들의 이송시 그 렌즈판들을 서로 접근하는 방향으로 평행하게 이동시키는 광축간거리 자동교정기구와, 두 촬영렌즈들의 원점들이 무한대의 먼거리 초점 위치에서 좌, 우측 사진 피치로부터 서로 접근하는 방향으로 이동하게 되는 신장위치와, 두 촬영렌즈들의 시야들이 최단 초점거리에서 서로 일치하게 되는 축소위치 사이의 선형경로를 따라 렌즈판들을 이동시키는 렌즈판 슬라이드 가이드들을 구비하여, 상기 슬라이드가이드들에 의해 광축간 거리를 자동적으로 교정할 수 있게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 스테레오 카메라를 제공한다.

제1도는 본 발명의 일실시예를 도시하는 삼안(three-lens)형 스테레오 카메라의 정면도.

제2도는 상기 삼안형 스테레오 카메라의 평면도.

제3도는 제2도의 홈에 결합된 나사형 캠샤프트의 결합상태를 도시하는 단면도.

제4도는 좌, 우측 촬영렌즈의 시야를 일치시키도록 촬영렌즈들의 초점과 광축들간의 거리사이의 관계를 나타내는 설명도.

제5도는 촬영렌즈들의 이송량(if)에 대한 이동량(S1)의 수치를 예시한 도표.

제6도는 본 발명의 스테레오 카메라의 촬영렌즈들의 원점의 궤적를 도시하는 그래프.

제7도는 본 발명의 다른 실시예를 도시하는, 삼안형 스테레오 카메라의 평면도.

제8도는 제7도에 도시된 렌즈판과 캠샤프트의 사시도.

제9도는 본 발명의 또 다른 실시예를 도시하는, 쌍안형 스테레오 카메라의 정면도.

제10L 및 10R은 종래의 스테레오 카메라의 촬영결과를 도시하는 설명도.

제11도는 제10도의 입체슬라이드의 사진손실을 나타내는 설명도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 스테레오 카메라 2 : 파인더렌즈

3R,3L : 촬영렌즈 4 : 상측초점판

5 : 5각형프리즘 6 : 접안렌즈

8R,8L,8C : 렌즈판 9R,9L : 슬라이드가이드

7 : 렌즈장착구 10 : 슬라이더

11 : 캠샤프트 11a : 나사형 캠

12L,12C,12R : 아암 13L,13C,13R : 직사각형 부분홈

14 : 초점노브

이하 본 발명의 실시예를 구체적으로 설명하겠다. 제1도에는 스테레오 카메라의 일례인 3-렌즈형(삼안형) 스테레오 카메라(1)이 도시되어 있는데, 이 스테레오 카메라(1)에는 파인더렌즈(2)와 한 쌍의 우측 및 좌측 촬영렌즈(3R), (3L)들이 카메라본체의 전면중앙에 측방향으로 일렬로 배열되어 있고, 상기 세 개의 렌즈들의 광축들은 동일 평면 내에 평행하게 배치되어 있다. 촬영렌즈(3R), (3L)뒤의 필름면 바로 앞에는 초점면 셔터(도시 안됨)가 배치되어 있고, 촬영렌즈(3R), (3L)와 동일한 특성을 갖는 파인더렌즈(2)의 뒤에는 45도 반사미러(도시 안됨)가 고정되어 있다. 파인더렌즈(2)에 입사되는 광은 반사미러를 거쳐 상측초점판(4)상에 초점이 맞춰지게 되고, 이에 따라 일반적인 단일렌즈형(단안형) 반사카메라와 유사하게 5각형 프리즘(5)과 접안렌즈(6)을 통해 직립상을 관찰할 수 있다.

제2도에는 스테레오 카메라(1)의 광축간거리 자동조정형 초점조정기구가 도시되어 있다. 촬영렌즈(3R), (3L)들을 장착시키도록 우측 및 좌측렌즈판(8R), (8L)이 설치되어 있으며, 이 렌즈판(8R), (8L)들이 이송됨에 따라 촬영렌즈(3R), (3L)들의 광축들간의 거리를 축소시키는 방향으로 상기 렌즈판(8R), (8L)들을 경사 이동시키는 슬라이드가이드(9R), (9L)들이 카메라본체의 렌즈장착구(7)에 대칭적으로 성형되어 있다. 또한, 렌즈판의 우측 및 좌측에는 슬라이더(10)들이 제공되어, 상기 슬라이드가이드(9R), (9L)와 결합되어 있다. 렌즈파인더(10)는 렌즈판(8C)를 구비하고 있는데, 이 렌즈판(8C)은 광축방향으로 형성된 슬라이드가이드(9C)에 장착되어 광축방향으로 선형 이동하게 되어 있다.

카메라 본체에는 또한 측방향으로 초점을 조정하기 위한 나사형 톱니를 갖는 부분 캠샤프트(11)이 설치되어 있으며, 렌즈판(8L,8C,8R)에는 그 렌즈판의 하단부로 부터 돌출되는 아암(12L,12C,12R)들이 제공되어 있다. 제3도에 도시되어 있는 바와 같이, 캠샤프트(11)의 나사형캠(11a)은 아암들의 상면상에 성형되어 있는 직사각형 부분홈(13L,13C,13R)들과 결합되어 있다. 따라서, 캠샤프트(11)의 단부에 결합되어 있는 초점노브(14)가 회전하면, 촬영렌즈(3R), (3L)와 파인더렌즈(2)들은 캠샤프트(11)의 회전방향에 따라 일체로 전진 또는 후퇴하게 되며, 이에 따라 대물렌즈(6)를 관찰하면서 초점을 조정할 수 있게 된다. 촬영렌즈(3R), (3L)들과 파인더렌즈(2)가 이송될 때, 촬영렌즈(3R), (3L)들은 슬라이드가이드(9R), (9L)를 따라 서로 접근하는 방향으로 이동하게 되고, 이에 따라 물체에 대한 촬영렌즈(3R), (3L)들의 시차를 자동적으로 조정할 수 있다. 나사형캠(11a)과 직사각형 부분홈(13L,13C,13R)의 조합에 의해 백래시(backlash)가 없고, 이에 따라 정확한 초점조정이 이루어질 수 있다.

제4도에는 초점거리에서 우측 및 좌측 촬영렌즈(3R), (3L)들의 시야를 일치시키기 위한, 광축들간의 거리와 사진렌즈들의 초점간의 관계가 도시되어 있다. 얇은 렌즈편을 사용하고, 렌즈의 초점거리를 f라 하고, 물체로 부터 렌즈의 원점까지의 거리를 L이라 하고, 렌즈의 초점으로 부터 성형성 위치까지의 거리를 if라고 가정하면, if=f²/L-f라는 식이 성립하며, 이에따르면 렌즈의 원점과 필름면간의 거리는 f+if로 된다.

또한, 스테레오 카메라의 좌,우 노출면간의 피치를 P₁이라 하면, 좌,우 촬영범위를 일치시키기 위한, 좌, 우측 렌즈의 이동량 S1은 다음과 같이 주어진다.

S1=(P₁/2)×(f+if/L+f+if)

즉, 좌, 우측 렌즈들은 물체로 부터 렌즈의 원점까지의 거리가 감소함에 따라 상기 식으로 계산된 이동량 S1 만큼 서로 접근하는 방향으로 이동하게 될 것이다.

제5도에는 렌즈의 초점거리가 36mm이고, 좌, 우 노출면들의 피치P₁이 66mm인 경우 상기 식에 근거한 렌즈의 이송량(if)과 이동량(S1)간의 관계를 도시하는 표가 도시되어 있다. 촬영렌즈들의 원점의 궤적은 제6도에 점선으로 도시된 바와 같이 매끈한 지수곡선상태로 그려진다.

본 발명의 스테레오 카메라의 광축간 거리 자동조정형 초점조정기구에 있어서는 제6도에 실선으로 도시된 바와 같이 점선으로 도시된 바와 같은 계산상의 원점궤적의 최단촬영거리점의 법선을 따라 경사지게 선형이동할 수 있게 형성되어 있다 (여기서, 최단촬영거리는 600mm이고, 렌즈의 최대이송량(if)은 2.30mm이다). 따라서, 최단촬영거리에서 우측 및 좌측 촬영렌즈(3R), (3L)의 시야는 서로 일치하게 되나, 이동량(S1)은 이송량(if)이 무한대의 먼거리촬영시 0으로 되는 상태에서 0으로 되지 않으며, 계산상, 먼거리 촬영시 광축간 거리 교정량은 약간 초과하도록 설계된다.

그러나, 근접거리의 물체가 상술한 바와 같이 근접범위의 촬영시 사진의 주물체에 거의 포함되지 않으며, 좌,우측 촬영렌즈들의 시야는 초점거리에서 서로 일치되어야만 한다. 그렇지만, 만일 물체가 먼거리에서 초점이 맞춰진 상태에서 촬영되는 경우에는 초점위치로 부터 근접한 거리에 다른 물체들이 종종 존재하게 된다. 따라서, 본 발명에서 스테레오 카메라는 촬영거리가 먼 경우의 초점위치에 비해 근접거리에서 좌, 우측 촬영렌즈들의 시야들이 일치할 수 있게 구성되어 있고, 이에 따라 종래의 근접거리물체의 영향에 의해 종종 발생하는 광축간 거리 교정 불충분성이 해소될 수 있고, 그 결과 보다 실제적인 교정량을 세트시킬 수 있다.

제7도 및 제8도는 광축간 거리 자동조정형 초점조정기구의 또다른 실시예가 도시되어 있다. 제7도에 도시된 캠샤프트(21)의 우측 및 좌측에는 촬영렌즈(3R), (3L)의 경사이송방향과 일치하는 각도로 나사형 캠(22R), (22L)이 제공되어 있고, 중앙에는 제2도의 스테레오 카메라에 제공된 것과 유사하게 캠샤프트(21)과 평행하게 나사형 캠(22C)가 제공되어 있다.

촬영렌즈(3R), (3L)들의 렌즈판(23R), (23L)의 아암(24R), (24L)에는 렌즈판(23R), (23L)의 미끄럼방향에 대해 수직한 방향으로 직사각형 부분홈(25R), (25L)이 제공되어 상기 나사형 캠(22R), (22L)들과 결합되고, 파인더렌즈(2)의 렌즈판(23C)의 아암(24C)에 형성된 직사각형 부분홈(25C)은 상기 중앙의 나사형 캠(22C)에 결합되어 있다.

본 발명의 광축간 거리 자동 조정형 초점 조정기구에 있어서는, 렌즈판(23R), (23L)을 구동시키는 힘의 방향과 나사형캠(22R), (22L)의 회전에 의한 렌즈판의 미끄럼 방향이 일치하고, 이에 따라 렌즈판(23R), (23L)의 미끄럼이 보다 부드럽게 되는 이점이 있다.

본 발명의 스테레오 카메라는 초점조정과 연동하여 촬영렌즈(3R), (3L)의 시차를 자동조정하고, 먼거리 촬영시의 초점위치 보다 근접한 범위내의 물체를 우측 및 좌측 사진의 동일위치에 촬영할 수 있다. 또한, 촬영렌즈들의 광축들간의 거리가 자동적으로 교정되기 때문에 초점거리에 비해 너무 근접한 거리에 있는 물체는 광축간 거리교정량이 약간 부족하게 될 수 있으나, 광축간 거리조정기구가 없는 일반적인 스테레오 카메라뿐만 아니라 광축간 거리 자동조정기구를 구비한 종래의 스테레오 카메라에 비해 교정불충분 정도가 현저하게 감소된다.

따라서, 입체슬라이드장착구에 필름을 장착하는 경우 필름피치를 조정하여 시차를 조정할 필요성이 거의 없다. 만일 실제 사진 크기와 동일한 크기의 창을 갖는 입체슬라이드 장착구를 사용하여 필름을 원위치에 장착한다면 근접거리에 있는 물체의 입체상이 입체슬라이드 뷰어를 통해 얻어지는 경우 근접거리에서 초점이 맞춰지지 않게 되나, 자연적인 입체효과를 갖는 입체슬라이드가 얻어지게 된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면 제9도에 도시된 쌍안형 스테레오 카메라(31)와 유사하게 5각형 프리즘 대신에 레인지파인더(rangefinder)형 레인지파인더(32)를 설치할 수 있고, 아니면 전송형의 실상형 파인더를 사용할 수 있다. 또한, 일례로 레인지파인딩 소자, MPU 그리고, 초점조정캠샤프트를 구동시키기 위한 스테핑모터를 제공하여 공지의 능동형 또는 수동형의 자동초점제어기구를 구성할 수 있고, 이 자동초점제어기구에 의해 상기 광축간거리 자동조정형 초점조정기구를 자동 제어할 수 있을 것이다.

상술한 바와 같은 본 발명의 스테레오 카메라에 따르면, 근접거리촬영시 초점거리에서 좌,우측 촬영렌즈들의 시야를 일치시킬 수 있으며, 시차를 완전히 교정시킬 수 있고, 먼 거리 촬영시 초점거리에서 좌, 우측 촬영렌즈들의 시야를 일치시킬 수 있다. 따라서, 먼거리 촬영시 부자연스러운 먼 거리 또는 근접거리감각에 의해 인간의 콜리메이션이 영향을 받지 않게 되어, 모든 촬영거리에서 대체로 이상적인 입체효과를 얻을 수 있다.

지금까지 본 발명의 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명은 이에 국한되지 않고 발명의 기술적인 범위 내에서 다양한 변경이 가능함은 물론이다.

Claims (1)

1. 스테레오 카메라에 있어서, 두 촬영렌즈들이 장착되어 있는 독립된 렌즈판을 구비하고 있고, 그 두 촬영렌즈들의 광축들을 서로 근접시켜 초점위치에서 그 두 촬영렌즈들의 시야를 일치시킬 수 있게 하도록 상기 렌즈판들의 이송시 그 렌즈판들을 서로 접근하는 방향으로 평행하게 이동시키는 광축간거리 자동교정기구와, 두 촬영렌즈들의 원점들이 무한대의 먼 거리 초점 위치에서 좌, 우측 사진 피치로부터 서로 접근하는 방향으로 이동하게 되는 신장위치와, 두 촬영렌즈들의 시야들이 최단 초점거리에서 서로 일치하게 되는 축소위치 사이의 선형경로를 따라 렌즈판들을 이동시키는 렌즈판 슬라이드 가이드들을 구비하여, 상기 슬라이드가이드들에 의해 광축간 거리를 자동적으로 교정할 수 있게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 스테레오 카메라.