KR100702853B1

KR100702853B1 - 입체 카메라

Info

Publication number: KR100702853B1
Application number: KR1020050018534A
Authority: KR
Inventors: 정해빈; 이각현
Original assignee: 범광기전(주)
Priority date: 2005-03-07
Filing date: 2005-03-07
Publication date: 2007-04-06
Also published as: KR20060097810A

Abstract

본 발명은 입체 카메라에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 입체적 영상을 얻기 위한 수단으로서 하나의 카메라 본체를 사용하고, 좌측 전군 광학계와 우측 전군 광학계에 의해 모아지는 독립된 각각의 광속을 반사광학계를 사용하여 합쳐지게 하여, 후군 광학계를 써서 카메라의 촬상소자 위에 결상하도록 하는 입체 카메라에 관한 것으로, 좌측상과 우측상을 얻기 위한 일련의 광학부품으로 형성된 좌우 두개의 전군 광학계(101),(102)와, 좌우 두개의 전군 광학계(101),(102)를 통과한 좌측상 및 우측상을 차단 및 통과시키는 셔터부(131)와, 셔터부(131)를 통과한 전군 광학계(101),(102)에 의해 받아들여지는 빛을 합쳐주기 위한 좌우 반사광학부(111),(112)의 사이에 빔 스프리터(113)를 갖는 반사광학계(110)와, 상기 반사광학계(110)의 반사광학부(111),(112)를 회전시켜 반사된 빛의 좌측상과 우측상의 중심을 촬상소자 (152) 활성면의 중심에 일치시켜주기 위한 회전부(121),(122)와, 이 빛을 카메라 본체(151)의 촬상소자(152)에 결상시켜 주기 위한 후군 광학계(141)로 구성된 특징이 있다.

광학계, 빔 스프리터. 입체영상

Description

입체 카메라{STEREOSCOPIC CAMERA}

도 1은 본 발명에 따른 입체 카메라의 구성도.

도 2는 전군 광학계 중 하나의 렌즈군을 고정시키는 홀더를 나타내는 도면.

도 3은 전군 광학계를 줌렌즈로 한 경우의 가이드와 캠라인을 설명하기 위한 예시한 도면.

도 4는 4개의 프리즘으로 이루어진 빔 스프리터를 나타내는 도면.

도 5는 좌측상과 우측상의 중심을 일치시키는 작동상태를 나타내는 도면.

도 6은 좌측상과 우측상을 하나의 상으로 만들고 중심을 일치시키게 하는 반사광학계의 또 다른 예를 나타내는 도면.

도 7 의 (a)는 좌측상과 우측상을 교대로 얻기 위한 원형 셔터를 나타내는 도면.

도 7 의 (b)는 도 7 (a)에 따른 장치의 위치를 검지하는 상태를 나타내는 도면.

도 8 의 (a)는 좌측상과 우측상을 교대로 얻기 위한 LCD 셔터와 편광 빔 스프리터를 사용하여 방법을 나타내는 도면.

도 8 의 (b)는 8 (a)에 사용된 빔 스프리터를 설명하는 도면.

도 9는 본 발명의 입체 카메라의 회전부에 기어트레인 및 모터가 장착된 예 를 나타내는 도면.

도 10은 본 발명의 입체 카메라의 회전부에 모터 및 위치검지센서가 장착된 예를 나타내는 도면.

도 11은 본 발명의 입체 카메라에 기계식 셔터가 각각 설치된 예를 나타내는 도면.

도 12는 본 발명의 입체 카메라의 전군광학계에 모터와 위치 검지기를 장착한 상태를 나타내는 도면.

-도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명-

101 : 좌측 전군 광학계 102 : 우측 전군 광학계

110 : 반사광학계 111 : 반사광학부

112 : 반사광학부 113 : 빔 스프리터

114: 모터 115: 기어트레인

116 : 위치검지 센서 118 : 모터

119 : 위치 검지 센서 121 : 회전부

122 : 회전부 131 : 셔터

132 : 좌측 기계식 셔터 134 : 우측 기계식 셔터

141 : 후군 광학계 151 : 카메라 본체

152 : 촬상소자 201 : 렌즈군

202 : 렌즈 홀더 203 : 가이드 부싱

301 : 캠라인 302 : 캠판

303 : 가이드 레일 304 : 렌즈군 가이드 롤러

305 : 가이드봉 306 : 렌즈군 이동부

401 : 프리즘 402 : 빔 스프리팅면

601 : 유리 블록 701 : 회전체

702 : 빛 투과부 703 : 출발점 표시부

704 : 회전각 표식부 705 : 끼움 홀

706 : 출발점 검지 센서 707 : 회전각 검지 센서

801 : LCD셔터 802 : LCD셔터

800 : 편광 빔 스프리터 811,812: 빔 스프리팅면

본 발명은 입체 카메라에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 입체적 영상을 얻기 위한 수단으로서 하나의 카메라 본체를 사용하고, 좌측 전군 광학계와 우측 전군 광학계에 의해 모아지는 독립된 각각의 광속을 반사광학계를 사용하여 합쳐지게 하여, 후군 광학계를 써서 카메라의 촬상소자 위에 결상하도록 하는 입체 카메라에 관한 것이다.

촬상소자 상에 맺혀지는 좌측상과 우측상에 대한 영상신호를 선택적으로 얻기 위하여 전군 광학계의 경로에 교대로 좌측상 또는 우측상을 형성하는 빛만을 통과시키는 장치를 설치한다.

광속이 합하여지도록 함에 있어서 사용되는 반사광학계는 반사경이나 프리즘 같은 광학적 수단으로 이루어진 반사광학계를 사용한다.

이는 동시에 각각의 전군 광학계가 물체를 바라보는 각도를 조정할 수 있는 장치를 갖추고 있다.

종래 기술에서는 일반적으로 카메라 2대를 수평적으로 늘어 놓은 형태의 것이 많이 사용되었는데, 이 경우에는 두 카메라의 광축을 서로 평행하게 맞추는 것이 어렵고, 특히, 광학계로 줌렌즈를 사용하는 경우 줌 작동 시 좌측 광학계와 우측 광학계가 서로 별도로 조정되기 때문에 좌측상과 우측상의 배율을 일치시키는 것과 좌측상과 우측상의 중심을 일치시키는 것이 어렵다.

이와 같은 이유에서 가급적 카메라를 1대만 사용하는 방식이 선호되고 있다.

하나의 촬상소자를 사용하는 카메라의 경우에는 좌측상과 우측상을 맺는 광속이 서로 별도의 광로를 통해 카메라의 촬상소자에 도달하도록 하기 위한 방법의 하나로 일반적인 카메라용 광학계 앞 또는 뒤에 프리즘이나 미러 등으로 구성되는 광학적 어댑터를 설치하여 빛의 경로를 꺾어서 좌측상을 구성하는 광속과 우측상을 구성하는 광속이 하나의 렌즈를 통과하도록 되어 있고, 좌측상과 우측상을 번갈아 얻는 방법으로 액정 셔터 등을 사용하고 있다.

이 때 프리즘이나 미러를 사용하여 빛의 경로를 꺾어주는 과정에서 좌측상을 형성하는 빛과 우측상을 형성하는 빛의 경로 길이에 차이가 생겨서 엄밀히는 좌측상과 우측상의 배율이나 결상 위치가 달라지게 된다.

이와 같이 광학적 경로 길이 차이에 의해 상의 배율이나 결상 위치가 차이가 나는 현상은 특히 카메라에서 가까이 있는 물체를 촬영하고자 할 때 현저해진다.

즉, 가까이 있는 물체를 찍는 이른바 접사 촬영 시 좌측상과 우측상의 배율 변화 등이 너무 커져서 입체 촬영 자체가 아예 불가능하게 되거나, 촬영된 상을 재생하여 볼 때에 좌측상과 우측상의 크기나 위치 불일치로 인해 두통 등이 발생하게 된다.

또한, 이 방식에서는 촬영되는 범위, 즉, 화각을 크게 하기 위해서는 프리즘이나 미러 등이 커지게 되어 사용상에 많은 제약이 따르게 되고, 원리적으로 일정 어느 화각 이상에서는 상을 얻을 수 없다.

평행광이 들어가서 평행광이 나오도록 되어 있는 이른바 어포컬 시스템을 렌즈 어댑터로 사용하는 경우에 기본적으로 수렴광속이 아닌 평행광속을 사용하므로 반사광학계에 쓰이는 반사광학부품의 크기가 지나치게 커지는 문제로 인해 화각을 크게 하기 어렵다.

또한, 이러한 광학적 어댑터는 카메라 앞에 설치되는 기존 카메라 렌즈의 존재를 전제하고 있는 바, 통상적으로는 기존 카메라 렌즈의 제반 특성, 예를 들어 수차, 상점의 위치, 근접 촬영거리 등이 입체 촬영을 위해 설치되는 광학적 어댑터와 매칭이 되지 않아 상질이 현저하게 나빠진다든지, 촬영거리를 짧게 하기 어렵다든지 하는 문제가 발생하게 된다.

이러한 기존 기술에 비해 본 발명은 전체 광학계가 하나로 설계되어 수차 보정이 우수하고, 광학계로서의 완성도가 뛰어나게 된다.

좌측상과 우측상을 교대로 얻는 방법에 있어서도 종전의 방법에서는 액정 셔 터를 사용하고 있는 데, 이 방법에서는 편광을 이용하여 빛을 지나가게 하거나 차단하므로, 원리상 빛을 지나가게 한 경우에도 최소한 빛의 절반은 손실이 일어나게 된다.

따라서, 본 발명은 사용하는 방법에서는 빛을 교대로 투과시키는 방법을 사용하게 되므로 편광 방향에 상관없이 모든 빛이 지나가게 되어 빛의 손실이 전혀 없거나 미미한 정도에 그치게 되어 광량이라는 측면에서 약 2배의 효율을 가진다.

또는 좌측상과 우측상의 중심을 맞춰주는 방법에 있어서도 종래의 방법은 광학적으로 동일한 구조를 갖지 않으므로 일반적으로 미러 중 하나를 회전시켜서 맞추게 되고 그 결과 상의 이동이 한쪽으로 치우치게 된다.

본 발명에서는 이와 같이 한쪽의 미러 또는 프리즘을 회전시켜서 좌측상과 우측상의 중심을 일치시키는 방법 이외에 좌측 광학계와 우측 광학계에서 광학적으로 동일한 위치에 있는 두개의 미러 또는 프리즘을 서로 반대 방향으로 같은 각도만큼 회전시켜주는 방법을 사용할 수 있다.

하나의 카메라 본체를 사용하면서도 좌측상과 우측상의 광로를 광학적으로 동일하게 함으로써 좌측상과 우측상의 배율 등의 차이를 없애 근접한 물체를 촬영할 때에도 높은 상질을 갖는 상을 얻을 수 있도록 한다.

또한, 종래에는 프리즘이나 미러를 사용한 반사광학계를 물체에서 가장 가까운 곳에 위치시킴으로써 촬영범위의 제약을 갖는데, 본 발명에서는 전군광학계를 물체에 가까운 곳에 위치시켜서 해당 광속을 수렴 광속으로 만들어주고, 반사광학 계를 그 뒤에 설치함으로써 촬영범위를 확장하고 그 크기를 작게 하고 있다.

전군 광학계에 줌렌즈를 사용할 시 좌우 각각의 줌렌즈를 구성하는 렌즈군들을 하나의 렌즈 홀더에 고정시키는 방법을 사용하고 있다.

예를 들어, 좌측 전군 광학계와 우측 전군 광학계가 각각 3개의 렌즈군으로 이루어져있다고 할 때, 렌즈 홀더 1의 좌측에 좌측 전군 광학계를 구성하는 제 1 렌즈군을, 우측에 우측 전군 광학계를 구성하는 제 1 렌즈군을 설치하는 식이다.

이와 같은 방식으로 렌즈 홀더 2의 좌측에 좌측 전군 광학계를 구성하는 제 2 렌즈군을, 우측에 우측 전군 광학계를 구성하는 제 2 렌즈군을 설치하고, 렌즈 홀더 3의 좌측에 좌측 전군 광학계를 구성하는 제 3 렌즈군을, 우측에 우측 전군 렌즈계를 구성하는 제 3 렌즈군을 설치한다.

하나의 판에 형성한 캠곡선을 이용하여 두 렌즈의 렌즈군 간의 상대 거리를 동시에 이동시킴으로써 좌측상과 우측상의 배율차 등을 최소화함을 목적으로 하고 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 입체 카메라는, 좌측상과 우측상을 얻기 위한 일련의 광학부품으로 형성된 좌우 두개의 전군 광학계와, 좌우 두개의 전군 광학계를 통과한 좌측상 및 우측상을 차단 및 통과시키는 셔터부와, 셔터부를 통과한 전군 광학계에 의해 받아들여지는 빛을 합쳐주기 위한 좌우 반사광학부의 사이에 빔 스프리터를 갖는 반사광학계와, 상기 반사광학계의 반사광학부를 회전시켜 반사된 빛의 좌측상과 우측상의 중심을 빔 스프리터에 일치시켜주 는 회전부와, 이 빛을 히나의 카메라 본체의 촬상소자에 결상시켜 주기 위한 후군 광학계로 구성된다.

이하, 본 발명에 따른 입체 카메라에 대해서 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 1 은 본 발명에 따른 입체 카메라의 구성도이고. 도 2 는 전군 광학계중 하나의 렌즈군을 고정시키는 홀더를 나타내는 도면이고, 도 3 은 전군광학계를 줌렌즈로 한 경우의 가이드와 캠곡선을 설명하기 위한 예시한 도면이고, 도 4 는 4개의 프리즘으로 이루어진 빔 스프리터를 나타내는 도면이고, 도 5 는 좌측상과 우측상의 중심을 일치시키는 원리를 나타내는 도면이고, 도 6 은 좌측상과 우측상을 하나의 상으로 만들고 중심을 일치시키게 하는 반사광학계의 또 다른 예를 나타내는 도면이고, 도 7 의 (a)는 좌측상과 우측상을 교대로 얻기 위한 원형 셔터를 나타내는 도면이고, 도 7 의 (b)는 도 7 (a)에 따른 장치의 위치를 검지하는 상태를 나타내는 도면이고, 도 8 의 (a)는 좌측상과 우측상을 교대로 얻기 위한 LCD 셔터와 편광 빔 스프리터를 사용하여 방법을 나타내는 도면이고, 도 의 8 (b)는 8 (a)에 사용된 빔 스프리터를 설명하는 도면이고, 도 9는 본 발명의 반사광학계 회전부에 기어트레인 및 모터가 장착된 예를 나타내는 도면이고, 도 10은 본 발명의 반사광학계 회전부에 모터 및 위치검지센서가 장착된 예를 나타내는 도면이고, 도 11은 본 발명의 입체 카메라에 기계식 셔터가 좌우 각각 설치된 예를 나타내는 도면, 도 12는 본 발명의 입체 카메라의 전군광학계에 모터와 위치 건지기를 장착한 상태를 나타내는 도면이다.

도 1 에서 본 발명의 입체 카메라는 좌측상을 얻기 위한 좌측 전군 광학계(101), 우측상을 얻기 위한 우측 전군 광학계(102), 두 전군 광학계에 의한 좌우 두개의 상 중심부를 일치시킴으로써 결과적으로 좌측 광학계와 우측 광학계가 물체를 바라보는 각도를 바꿔 주기 위한 좌우 회전부(121),(122)가 형성된다.

두 전군 렌즈계에 의한 빛을 하나로 합쳐주기 위한 일련의 프리즘 또는 미러로 이루어진 반사광학부(111),(112)로 구성되는 반사광학계(110)가 형성된다.

반사광학계(110)로 통해 반사되어 합쳐진 빛을 카메라 본체(151)의 촬상소자(152)에 결상 시켜 주기 위한 후군 광학계(141)와 하나의 카메라 모듈로 구성된다.

본 발명은 구성 방식에 따라 전군 광학계(101),(102) 또는 후군 광학계(141) 또는 전군 광학계(101),(102)와 후군 광학계(141) 모두에 줌렌즈를 사용할 수 있다.

본 발명에서는 편의상 전군 광학계만을 줌 렌즈로 형성한 경우를 중심으로 설명하기로 한다.

물체에서 발광하거나 반사된 빛은 사방으로 진행하여 이 중 일부가 좌측 전군 광학계(101)와 우측 전군 광학계(102)에 도달하게 되고, 이러한 빛들은 각각 좌측 전군 광학계(101)와 우측 전군 광학계(102)에 의해서 좌측상과 우측상을 형성하는 광속이 된다.

이와 같이 별개의 전군 광학계(101),(102)에 의해서 모아진 광속을 하나로 합쳐주기 위해서 프리즘 또는 미러들로 구성된 반사광학계(110)를 투과 및 반사시키도록 하여 사용한다.

도 1 에 도시된 바와 같이, 반사광학부(111),(112)는 반사 광학 부품으로 프리즘을 사용한 예로 설명하고 있으나, 프리즘 대신에 미러를 사용하는 경우에도 그 효과는 동일하다.

전군광학계에서 미러를 사용하면 광로정을 바꿔줄 수 있어 전군광학계의 외경 길이 조절이 가능하고 더욱 컴팩트하게 만들 수 있고 평면 미러가 아닌 곡면 미러인 경우에는 렌즈와 같이 빛을 모으거나 상이 맺도록 할 수 있다.

좌측상과 우측상을 형성시키는 별개의 전군 광학계(101),(102)는 좌우에 동일한 렌즈계가 사용될 뿐만 아니라, 좌우 전군 광학계(101),(102) 또는 후군 광학계(141) 또는 전군 광학계(101),(102)와 후군 광학계(141) 모두에 줌렌즈를 사용할 수 있다.

전군 광학계(101),(102)에 줌렌즈를 사용할 경우, 도 2에서 보는 바와 같이, 전군 광학계는 렌즈가 렌즈를 고정하는 홀더(202)에 장착되고, 홀더(202)의 네 귀퉁에는 가이드봉(305)에 끼워져 슬라이딩되는 가이드 부싱(203)이 형성된다.

도 3 에 도시된 바와 같이, 박스형 프레임 틀의 내측에 위치되도록 일측부에는 렌즈군 가이드롤러(304)를 갖는 렌즈군 이동부(306)가 일정간격을 두고 형성되고, 상기 렌즈군 이동부(306)의 간격을 조절하도록 이동시키는 렌즈군 가이드롤러(304)가 끼워져 슬라이딩되면서 이동되도록 캠라인(301)을 갖는 캠판(302)이 상부측에 형성된다.

또한, 렌즈군 이동부(306) 대신 홀더(202)를 직접 장착해서 사용할 수 있음은 물론이다.

상기 캠판(302)에 형성된 캠라인(301)은 일정간격을 두고 전후로 형성된 한 쌍의 렌즈군 이동부(306)의 간격을 조절하기 위해 제조시에 폭의 길이를 달리 조절할 수 있다.

상기 렌즈군 이동부(306)가 전후진 운동되게 캠판(302)을 수평으로 이동 가능하도록 양단에는 가이드레일(303)이 형성된다.

이와 같이 형성된 하나의 캠판(302)에 새겨진 캠라인(301)을 따라 렌즈군 가이드롤러(304)가 따라 이동되므로 좌우 렌즈군 이동부(306)는 캠라인(301)을 따라 움직이므로 좌우 동일한 줌 동작을 하게 된다. 즉, 가이드봉(305)이 네 모서리측에 위치된 상태로 이를 따라 슬라이딩되면서 이동되도록 렌즈군 이동부(306)의 전후 한 쌍이 끼워져 있기 때문에 캠판(302)의 수평이동에 따라 캠라인(301)에 끼워져 있는 렌즈군 가이드롤러(304)가 따라 이동되기 때문에 전후진 이동된다.

본 발명의 좌우 전군 광학계(101),(102)는, 렌즈 홀더(202)에 일체로 고정된 상태로 좌우 렌즈군 이동부(306)에 고정되기 때문에, 캠판(302)에 형성된 하나의 캠라인(301)을 따라 좌측 광학계와 우측 광학계가 일체로 동시에 움직이게 하기 위하여 좌측과 우측 전군 광학계에 해당되는 렌즈군이 하나로 고정된다.

하나의 렌즈 홀더(202)에 고정된 좌측 광학계 및 우측 광학계는 좌우 렌즈군 이동부(306)에 고정된 상태로 이동되기 때문에 렌즈군 이동부(306)는 이동시에 광축이 틀어지지 않고 전후로 비틀림 없이 이동시키도록 가이드봉(305)이 설치된다.

따라서, 렌즈군 이동부(306)는 가이드봉(305)을 따라 전후진 되면 이동되기 때문에 렌즈의 광축이 틀어지지 않는다.

캠판(302)을 좌우측으로 이동시키면 캠라인(301)의 위치가 바뀌기 때문에, 이를 따라 이동되는 렌즈군 이동부(306)는 전후로 이동되면서 줌 기능을 하게 된다.

본 발명은 좌측상을 얻기 위한 좌측 전군 광학계와 우측상을 얻기 위한 우측 전군 광학계는 동일한 구조의 광학계가 사용됨으로 좌우 광학계의 광학적 대칭성은 가까이 있는 물체를 촬영하는 경우에도 좌측 전군 광학계와 우측 전군 광학계가 광학적으로 동일한 경로를 지나게 되고, 광로정에 차이를 가져오지 않기 때문에 배율의 현저한 차이나 상질의 현저한 저하 없이 근접촬영이 가능하다.

도 5 에 도시된 바와 같이, 프리즘 또는 반사경인 반사광학부(111),(112)를 회전부(121),(122)에 설치하여 그 각도를 조정할 수 있게 함으로써 촬상소자 상에서 좌측 전군 광학계(101)와 우측 전군 광학계(102)에 의한 상의 중심부를 일치시켜줄 수 있다. 즉, 물체가 가까이에 있을수록 좌측 광학계(101)와 우측 광학계(102)가 물체를 바라보는 각이 커지게 되어 촬상소자에서 좌측상과 우측상의 중심이 서로 많이 어긋나게 된다.

따라서, 각각 좌측과 우측의 해당 반사광학부(111),(112)를 도 5에 도시된 바와 같이, 회전부(121),(122)를 이용해 그 각도를 조절하도록 서로 반대 방향으로 회전시켜서 좌측상과 우측상의 중심을 일치시킬 수 있다.

또한, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 회전부(121),(122)에 모터(114)에 기어트레인(115)을 이용해 반사광학부(111),(112)를 회전시킬 뿐만 아니라, 회전부에 장착된 반사광학부(111),(112)의 회전각의 정밀한 제어를 위해 위치검지센서 (116)를 장착시키고 있다.

상기와 같이 기어트레인(115)을 이용해 모터(114)의 구동력을 이용해 미세하게 회전부(121),(122)를 회전시켜 반사광학부(111),(112)를 통해 입사되는 상을 정확히 제어하고, 위치검지센서(116)를 이용해 정밀한 제어를 할 수 있는 특징이 있다.

반사광학부(111),(112)에 의해 반사되어 꺾여진 상은 중앙에 위치된 빔 스프리터(113)를 통해 후군 광학계(141)로 통과시킨다.

상기 빔 스프리터(113)는 4개의 프리즘(401)으로 형성되며, 2개의 빔 스프리팅면(402)을 갖고 있다.

상기 빔 스프리팅면(402)은 반사면에서의 흡수로 인한 빛의 손실을 막기위해 투명한 유전체 박막을 중첩시켜 사용하거나 빛의 입사각도가 반사도 또는 투과도에 미치는 영향을 감소시키기 위해 얇은 금속막을 사용하는 것이 좋다.

또한 다른 방법으로는 도 6 에 도시된 바와 같이, 평면 미러 또는 프리즘을 좌측 또는 우측 중 하나만 회전하도록 하여 일치시킬 수도 있다. 즉, 전군 광학계(101),(102)를 통과한 좌측상만의 각도만을 틀어주기 위해 회전부(121)를 이용해 반사광학부(111)를 회전시킨 후 중앙에 위치된 반사광학부를 통해 빔 스프리터(113)를 통과하게 하고, 우측상은 유리블럭(601)을 통과시켜 반사광학부를 통해 빔 스프리터(113)로 반사시켜 상을 모와 촬상소자로 비춰지게 한다.

상기 유리블럭(601)은 프리즘을 사용한 경우 광로정을 보정해주기 위한 수단으로 사용된다.

상기와 같은 방법과는 반대측의 우측 전군 광학계(102)측을 통과한 우측상을 각도만을 변경시켜 상의 위치를 맞출 시에도 평면 미러 또는 프리즘의 위치만을 바꾸어 사용해도 무관하다.

좌측상과 우측상을 번갈아 얻기 위한 수단에 대한 예시를 도 7의 a, b를 참조하여 구체적으로 설명한다.

도 7의 a, b는 셔터의 회전체(701)를 나타낸 것으로, 통상적으로 얇은 판에 회전축(705)을 중심으로 하고, 좌우대칭 또는 이에 가깝게 180도 정도에 해당하는 부분이 빛을 통과시킬 수 있는 빛 투과부(702)를 형성시키고 있다.

회전체(701) 중앙에 형성된 회전축(705)에는 도시하지는 않았지만 모터에 의해 회전되도록 구성되어 있는 것으로, 셔터 회전체(701)의 회전 시 좌측 전군 광학계 또는 우측 전군 광학계가 장착된 위치에 빛 투과부(702)가 회전되어 위치되면 빛이 통과되고, 반대측 부분으로 회전되면 빛이 가려지게 할 수 있어 선택적으로 영상을 얻을 수 있도록 셔터가 작동된다.

셔터 회전체(701)의 재료로는 투명체, 불투명체 모두 가능하며, 투명체의 경우에는 빛이 통과하지 않아야 하는 부분에 불투명 도료를 칠하거나, 얇은 불투명체를 덧붙여 사용할 수 있으며, 불투명체를 사용하는 경우에는 빛이 통과해야 하는 부분 만큼 제거해줌으로써 목적을 달성할 수 있다.

상기 셔터 회전체(701)의 회전각을 인지할 수 있는 회전각 표시부(704), 검지센서(707)가 형성되고, 상기 셔터의 회전 출발점을 인지할 수 있는 회전 출발점 표시부(703) 및 회전 출발점 검지센서(706)가 형성된다.

셔터 회전체(701)의 외곽 부분에 동일 원주 상에 회전각 표시부(704)와 같은 일련의 표식을 설치하여 이 표식을 사용하여 검지센서(707)를 이용해 위치를 검지한다.

모터를 사용하여 셔터 회전체(701)를 회전시킬 때에 셔터 회전체(701)가 어느 위치에 있는지를 수 있도록 하여 도시하지는 않았지만 모터 속도를 제어함으로써 정해진 시점에 셔터 회전체(701)가 필요한 위치에 오게 작동된다.

또한, 회전각 표시부(704) 이외에 또 하나의 표식으로 회전 출발 표시부(703)를 설치하여 매 회전마다 출발점 검지센서(706)에 의해 회전의 출발점을 검지할 수 있도록 하여 셔터 회전체(701)의 회전시 발생할 수 있는 누적 위치 검지 오차를 리셋 시켜주는 역할을 한다.

이러한 목적을 달성하기 위한 표식의 한 예로서는, 셔터 회전체(701)에 표식을 하고 표식에 해당하는 위치에 회전체(701)의 한쪽 방향에 빛을 보내는 장치를, 반대편 방향에 빛을 검지하는 장치를 설치하여 표식이 검지센서(707) 부분에 왔을 때 빛을 보내는 장치에서 보낸 빛을 검지센서(707)에서 받을 수 있도록 하여 위치를 검지할 수 있다.

또 다른 예로서는, 셔터 회전체에 빛이 투과하는 부분을 만들어 이것을 표식으로 삼고, 한쪽 방향에 빛을 보내는 장치를 표식에 대하여 비스듬히 설치하여 셔터 회전체가 회전함에 따라서 빛을 보내는 장치에서 발사된 빛이 셔터도 회전체에서 반사되도록 하고, 표식이 있는 부분에 오면 빛이 투과하여 반사된 빛이 없도록 한다.

이와 같이 셔터 회전체(701)에서 반사된 빛을 받아들일 수 있는 위치에 출발점 검지센서(706)를 설치하여 반사된 빛이 들어오고 안 들어오는 것에 의해서 회전의 출발점을 검지할 수 있다.

또한, 도 8a, 8b에 도시된 바와 같이, LCD 셔터(801,802)와 편광 빔 스프리터(800)를 이용해서 좌측상과 우측상을 번갈아 얻을 수도 있다. LCD 셔터는 편광 현상을 이용하여 빛을 차단하거나 통과하게 하는바 통과한 빛이 편광이 된다.

따라서, 편광 빔 스프리터를 구성함에 있어서 두 대각면에서 반사되는 빛의 편광이 서로 수직하게 만들어주고, 좌측상과 우측상을 만들어주는 빛의 편광 방향이 편광 빔 스프리터의 편광방향에 같게 서로 수직이 되도록 LCD 셔터를 설치하여 좌우 LCD 셔터를 번갈아 개폐 시켜 줌으로써 좌측상과 우측상을 번갈아 얻을 수 있다.

그뿐만 아니라, LCD 셔터 등을 사용하지 않고 도 11에 도시된 바와 같이, 일반적으로 사용되는 기계식 셔터(132),(134)를 각각에 설치하여 좌우측의 상을 교대로 얻을 수 있다.

상기 반사광학계는 편광 빔 스프리터와 광학부품으로 구성되며, 도 11 에 도시된 바와 같이 셔터를 두개의 LCD 셔터로 장착하거나 또는 한 개의 셔터로 장착 한 후에 좌측상과 우측상을 번갈아 얻기 위한 장치로 사용하고, 좌측과 우측 LCD 셔터를 통과한 빛이 서로 수직한 편광방향을 갖도록 하여 빔 스프리터와 LCD 셔터의 조합에 의해 좌측상과 우측상을 분리시켜 입체상을 얻을 수 있다.

도 12 에 도시된 바와 같이, 전군광학계에 모터(118)와 위치 검지기(119)를 장착해 모터(118)의 작동에 의해 캠판(302)을 이동시키므로 렌즈들이 캠판의 캠라인을 따라 전후로 움직이므로 줌렌즈의 작동상태를 세밀하게 조절할 수 있다.

따라서, 위치 검지기(119)가 캠판(302)의 이동 위치를 검지하므로 줌렌즈의 초점거리를 측정할 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 입체 카메라에 의해 입체상을 얻을 때에 좌측상을 얻는 광경로와 우측상을 얻는 광경로를 광학적으로 같게 함으로써 근접한 물체를 촬영할 때에도 광로의 차이로 인한 상의 변화가 없도록 하여 촬영시 입체감을 효과를 높일 수 있다.

하나의 카메라 본체를 사용함으로써 두개의 영상을 디지털 작업할 번거로움이 없다.

전군 광학계의 줌기능을 각각 조정할 필요가 없이 하나로 조정 가능하게 함으로써 줌 구조가 동일하여 배율차가 생기지 않는 특징이 있다.

Claims

입체 카메라에 있어서,

좌측상과 우측상을 얻기 위한 일련의 광학부품으로 형성된 좌우 두개의 전군 광학계(101),(102)와,

좌우 두개의 전군 광학계(101),(102)를 통과한 좌측상 및 우측상을 차단 및 통과시키는 셔터부(131)와,

셔터부(131)를 통과한 전군 광학계(101),(102)에 의해 받아들여지는 빛을 합쳐주기 위한 좌우 반사광학부(111),(122)의 사이에 빔 스프리터(113)를 갖는 반사광학계(110)와,

반사광학계(110)의 반사광학부(111),(112)를 회전시켜 반사된 빛의 좌측상과 우측상의 중심을 빔 스프리터(113)에 일치시켜주는 회전부(121),(122)와,

빔 스프리터(113)를 통과한 이 빛을 하나의 카메라 본체(151)의 촬상소자(152)에 결상시켜 주기 위한 후군 광학계(141)로 이루어진 것을 특징으로 하는 입체 카메라.
제 1 항에 있어서, 상기 전군 광학계(101), (102) 와 후군 광학계(141) 모두 또는 이들 중 어느 한 광학계는 줌렌즈인 것을 특징으로 하는 입체 카메라.
제 1 항에 있어서, 상기 전군 광학계는 렌즈와 미러로 이루어진 것을 특징으 로 하는 입체 카메라.
제 2 항에 있어서, 상기 줌렌즈 작동시, 렌즈가 회전되지 않고 수평이동되는 것을 특징으로 하는 입체 카메라.
제 2 항에 있어서, 전군 광학계의 줌렌즈는 좌측 광학계와 우측 광학계가 동일하게 이동되도록 끼워져 고정되는 홀더(202)가 형성됨을 특징으로 하는 입체 카메라.
제 5 항에 있어서, 전군 광학계는 렌즈를 고정하는 홀더(202)가 일측에 장착되며 일측부에 렌즈군 가이드롤러(304)를 갖는 다수개의 렌즈군 이동부(306)와,

상기 렌즈군 이동부(306)의 간격을 조절하도록 렌즈군 가이드롤러(304)가 끼워져 이동되도록 형성된 캠라인(301)을 갖는 캠판(302)과,

상기 렌즈군 이동부(306)가 전후진 운동되게 캠판(302)을 수평으로 이동 가능하도록 양단에 가이드레일(303)이 형성됨을 특징으로 하는 입체 카메라.
제 1 항에 있어서, 상기 빔 스프리터(113)는 4개의 프리즘(401)으로 이루어지며, 2개의 빔 스프리팅면(402)을 갖는 것을 특징으로 하는 입체 카메라.
제 1 항에 있어서, 반사광학부(111),(122)는, 평면 미러 또는 프리즘인 것 을 특징으로 하는 입체 카메라.
제 7 항에 있어서, 빔 스프리팅면(402)은 유전체 박막 또는 얇은 금속막인 것을 특징으로 하는 입체 카메라.
제 1 항에 있어서, 상기 셔터는, LCD 셔터를 사용하며, 좌우측상이 LCD 셔터를 통과한 빛이 서로 수직한 편광 방향을 갖도록 빔 스프리터와 LCD 셔터에 의해 좌우측상이 분리되는 것을 특징으로 하는 입체 카메라.
제 1 항에 있어서, 상기 셔터는 좌우측 상을 교대로 얻도록 각각에 기계식 셔터가 형성됨을 특징으로 하는 입체 카메라.
제 1 항에 있어서, 셔터는, 일면에 180°의 범위만 빛이 투과되는 빛 투과부(702)를 갖는 원형의 회전체(701)가 형성되고, 회전체(701) 회전각을 인지할 수 있는 회전각 표시부(704), 검지센서(707) 및, 셔터의 회전 출발점을 인지할 수 있는 회전 출발점 표시부(703) 및 회전 출발점 검지센서(706)를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 카메라.
제 8 항에 있어서, 상기 반사광학부는 좌측 또는 우측만 회전되는 것을 특징으로 하는 입체 카메라.
제 8 항에 있어서, 상기 반사광학부는 좌측과 우측이 서로 반대 방향으로 회전되는 것을 특징으로 하는 입체 카메라.
제 8 항에 있어서, 상기 회전부는 모터(114) 및 기어트레인(115)에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 입체 카메라.
제 8 항에 있어서, 상기 회전부는 모터(114) 및 위치검지센서(116)가 형성됨을 특징으로 하는 입체 카메라.
제 2 항에 있어서, 상기 전군광학계는 모터(118)와 위치 검지기(119)를 갖는 것을 특징으로 하는 입체 카메라.