KR101211135B1 - 카메라 제어장치 - Google Patents

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KR101211135B1
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강명성
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강명성
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Abstract

한 쌍의 좌 우안 카메라를 동조 결합시켜 동일 피사체를 실사 촬영하는 입체촬영 시스템의 카메라 제어장치로서, 좌 우안 카메라의 간격조절을 위한 X축 이동, 좌우 촬영각도를 위한 Y축 중심의 회전, 가로세로 회전을 위한 Z축 중심의 회전, 상하 촬영각도를 위한 X축 중심의 틸팅이 가능한 것은 물론 이들 모든 움직임을 정밀 제어할 수 있는 입체촬영 시스템의 카메라 제어장치에 관한 것이다.
구체적으로 본 발명은 X축과 Z축에 의한 XZ 평면을 제공하는 베이스플레이트; 상기 베이스플레이트 상단에 설치되어 X축 방향을 따라 배치되고, 제 1 모터의 회전력으로 상기 베이스플레이트에 대해 X축을 중심으로 틸팅되는 레일부; 상기 레일부 상단에 설치되고 제 2 모터의 회전력으로 상기 레일부를 따라 X축 방향의 간격이 조절되는 제 1 및 제 2 하부스테이지; 상기 제 1 및 제 2 하부스테이지의 상단에 각각 설치되고 제 3 및 제 4 모터의 회전력으로 각각 상기 제 1 및 제 2 하부스테이지에 대해 Y축을 중심으로 회전되는 제 1 및 제 2 상부스테이지; 상기 제 1 및 제 2 상부스테이지 상단에 각각 설치되어 좌 우안 카메라를 고정하고 제 5 및 제 6 모터의 회전력으로 각각 상기 제 1 및 제 2 상부스테이지에 대해 Z축을 중심으로 회전되는 제 1 및 제 2 클램프를 포함하는 카메라 제어장치를 제공한다.

Description

카메라 제어장치{camera contorl apparatus}
본 발명은 카메라 제어장치(camera contorl apparatus)에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 한 쌍의 좌 우안 카메라를 동조 결합하여 동일 피사체를 촬영하는 카메라 제어장치로서, 좌 우안 카메라의 간격조절과 좌 우안 카메라 각각의 상하좌우 촬영각도 조절 그리고 가로세로 회전을 정밀 제어할 수 있는 카메라 제어장치에 관한 것이다.
일반적으로 3차원 입체화상은 양안시차(binocular vision)에 의한 스테레오(stereo) 시각원리를 이용한다.
좌우 안의 시차, 다시 말해 65㎜ 정도 떨어져 존재하는 양안 사이의 간격에 의한 시차는 입체감을 느끼게 하는 중요한 요인으로서, 좌우 안이 각각의 광각(optic angle)과 시각(visual angle)으로 동일 이미지에 대해 서로 다른 영상을 인식하면 뇌는 두 영상을 융합하여 3차원 본래의 깊이감과 실재감을 재생한다.
이에 따라 해당 현상을 응용, 사람의 양안에 해당하는 좌 우안 카메라로 동일 피사체를 촬영한 후 소정의 이미지 프로세싱을 거쳐 입체화상을 구현하는 입체촬영기법이 소개되었고, 현재 의학, 영화, 광고, 다큐멘터리 등 다양한 산업분야에서 광범위하게 활용되고 있다.
한편, 좌 우안 카메라로 동일 피사체를 촬영할 경우 카메라 사이의 간격을 의미하는 IOD(Inter Ocular Distance)와 수렴점에 해당하는 영점(convergence point)이 중요시된다. 편의상 좌 우안 카메라가 X축을 따라 배치된 것으로 가정하면, IOD는 좌 우안 카메라의 X축 간격으로 결정되는 좌우영상의 가로편차로서 전체적인 입체량을 좌우하고, 영점은 좌 우안 카메라의 좌우 촬영각도, 즉 Y축 중심의 회전각도로 결정되는 수렴점으로서 전경(foreground)과 배경(background) 등 상대적인 원근감을 좌우한다.
따라서 IOD와 영점을 정밀 조절하는 것은 입체영상의 품질을 결정하는 핵심요인이 되고, 그 외에도 피사체에 대한 카메라의 상대적 높이를 고려할 때 좌 우안 카메라의 상하 촬영각도, 즉 X축 중심의 틸팅 또한 정밀 제어될 필요가 있다.
이를 위해 좌우 안 카메라를 동조 결합하는 특수장비로서 지그, 마운트, 하우징, 리그, 스테이지 등으로 불리는 카메라 제어장치가 사용되는데, 도 1은 그 일례로서 등록특허 제10-0906778호에 소개된 카메라 제어장치의 사시도이다.
보이는 것처럼, 동(同) 특허에 따른 카메라 제어장치는 임의의 X축을 따라 배치되어 좌 우안 카메라가 각각 장착되는 제 1 및 제 2 상부스테이지(212,214), 제 1 및 제 2 상부스테이지(212,214) 하단에 각각 연결되는 제 1 및 제 2 하부스테이지(222,224), 제 1 및 제 2 하부스테이지(222,224)의 하단을 연결하는 베이스(232)를 제공한다. 그리고 제 1 상하부스테이지(212,222)는 X축에 중심을 둔 호 형상의 제 1 도브테일(미도시)로 연결되고, 제 2 상하부스테이지(214,224)는 Z축에 중심을 둔 호 형상의 제 2 도브테일(220)로 연결되며, 베이스(232)에는 축 방향의 회전에 의해 제 1 및 제 2 상하부스테이지(212,214,222,224)의 X축 방향의 간격을 조절하는 제 1 원통축(234) 그리고 축 방향의 회전에 의해 제 1 및 제 2 상하부스테이지(212,214,222,224)의 Y축 중심의 회전을 제어하는 제 2 원통축(236)이 각각 관통된다.
따라서 상기의 카메라 제어장치는 제 1 원통축(234)으로 제 1 및 제 2 상하부스테이지(212,214,222,224)의 X축 방향의 간격을 조절하고, 제 2 원통축(236)으로 제 1 및 제 2 상하부스테이지(212,214,222,224)의 Y 축 중심의 회전을 조절하며, 제 1 및 제 2 도브테일(미도시, 220)로 제 1 및 제 2 하부스테이지(222,224)에 대한 제 1 및 제 2 상부스테이지(212,214)의 X, Z축 중심의 틸팅을 각각 조절한다.
하지만, 이상에서 살펴본 카메라 제어장치는 사용상 많은 제약이 나타나는데, 그 대표적인 한가지는 좌 우안 카메라의 Z축 중심의 회전이 불가능해서 피사체의 특징을 충분히 표현할 수 없는 경우가 빈번하다. 즉, 통상의 카메라는 가로세로의 화각이 다르므로 촬영시 피사체에 따라 카메라를 가로세로 회전하는 것이 지극히 일반적이지만, 상기의 카메라 제어장치는 제 1 및 제 2 상부스테이지(212,214)에 장착된 좌 우안 카메라를 가로 또는 회전시킬 수 있는 방도가 전무하며, 때문에 사용자의 표현 가능범위를 크게 제한하는 치명적인 단점이 있다.
더욱이 상기의 카메라 제어장치는 제 1 및 제 2 상하부스테이지(212,214,222,224)의 Y 축 중심의 회전이 각각 제 1 및 제 2 상하부스테이지(212,214,222,224)의 X 방향의 간격조절에 종속되므로 움직임에 제약이 크고, 제 1 및 제 2 하부스테이지(222,224)에 대한 제 1 및 제 2 상부스테이지(212.214)의 X, Z축 중심의 틸팅은 전적으로 사용자의 직접적인 조작에 의존하는바, 수동조작에 따른 번거로움과 더불어 촬영 중 틸팅 각도가 틀어질 개연성이 높아 신뢰성이 떨어지는 단점을 보인다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것이다.
즉, 본 발명은 한 쌍의 좌 우안 카메라를 동조 결합시켜 동일 피사체를 촬영하는 카메라 제어장치로서, 좌 우안 카메라의 간격조절을 위한 X축 이동과 더불어 좌 우안 카메라 각각의 좌우 촬영각도를 위한 Y축 중심의 회전, 가로세로 회전을 위한 Z축 중심의 회전, 상하 촬영각도를 위한 X축 중심의 틸팅이 가능하도록 하고, 더 나아가 상기의 모든 움직임을 정밀 제어할 수 있는 구체적이고 현실적인 방도를 제시하는데 또 다른 목적을 둔다.
이로써 본 발명은 고품질의 입체화상을 얻는데 궁극적인 목적을 둔다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위해 본 발명은, X축과 Z축에 의한 XZ 평면을 제공하는 베이스플레이트; 상기 베이스플레이트 상단에 설치되어 X축 방향을 따라 배치되고, 제 1 모터의 회전력으로 상기 베이스플레이트에 대해 X축을 중심으로 틸팅되는 레일부; 상기 레일부 상단에 설치되고 제 2 모터의 회전력으로 상기 레일부를 따라 X축 방향의 간격이 조절되는 제 1 및 제 2 하부스테이지; 상기 제 1 및 제 2 하부스테이지의 상단에 각각 설치되고 제 3 및 제 4 모터의 회전력으로 각각 상기 제 1 및 제 2 하부스테이지에 대해 Y축을 중심으로 회전되는 제 1 및 제 2 상부스테이지; 상기 제 1 및 제 2 상부스테이지 상단에 각각 설치되어 좌 우안 카메라를 고정하고 제 5 및 제 6 모터의 회전력으로 각각 상기 제 1 및 제 2 상부스테이지에 대해 Z축을 중심으로 회전되는 제 1 및 제 2 클램프를 포함하는 카메라 제어장치를 제공한다.
이때, 상기 베이스플레이트에서 돌출된 적어도 하나의 제 1 힌지단; 상기 레일부에서 돌출된 적어도 하나의 제 2 힌지단; 상기 제 1 및 제 2 힌지단을 관통하는 X축 방향의 힌지축을 더 포함하여 상기 베이스플레이트와 상기 레일부는 힌지 연결되는 것을 특징으로 한다.
그리고 이 경우 상기 베이스플레이트 또는 레일부 중 어느 하나에 고정되어 나머지 하나를 향해 돌출된 외면을 따라 X축에 중심을 둔 호 형상의 기어열을 제공하는 웜휠; 상기 베이스플레이트 또는 레일부 중 다른 하나에 Z축 방향으로 설치되어 상기 웜휠에 치합되는 웜을 더 포함하고, 상기 제 1 모터는 상기 베이스플레이트 또는 레일부 중 다른 하나에 장착되어 상기 웜을 회전시키거나 또는 상기 제 1 힌지단에는 X축에 중심을 둔 호 형상의 내치홈이 관통되고, 상기 제 1 모터는 상기 베이스플레이트에 장착되어 Z축 방향의 모터축이 상기 내치홈에 구름마찰 또는 기어결합하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 레일부를 따라 X축 방향으로 설치되고 양편에 반대방향의 나사산이 형성된 스크류축; 상기 제 1 및 제 2 하부스테이지의 하단에 각각 장착되어 상기 스크류축에 관통되는 제 1 및 제 2 너트블럭을 더 포함하고, 상기 제 2 모터는 상기 레일부에 장착되어 상기 스크류축을 회전시키는 것을 특징으로 한다.
그리고 이 경우 상기 레일부를 따라 X축 방향으로 고정된 적어도 하나의 LM 레일; 상기 제 1 및 제 2 너트블럭에 각각 고정되어 상기 LM 레일을 따라 슬라이딩하는 제 1 및 제 2 LM 블럭을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제 1 상부스테이지 또는 제 1 하부스테이지 중 어느 하나로부터 돌출되어 다른 하나에 관통 삽입되는 제 1 회전축; 상기 제 2 상부스테이지 또는 제 2 하부스테이지 중 어느 하나로부터 돌출되어 다른 하나에 관통 삽입되는 제 2 회전축을 더 포함하여, 상기 제 3 모터는 상기 제 1 상부스테이지 또는 상기 제 1 하부스테이지 중 다른 하나에 장착되어 상기 제 1 회전축을 회전시키고, 상기 제 4 모터는 상기 제 2 상부스테이지 또는 제 2 하부스테이지 중 다른 하나에 장착되어 상기 제 2 회전축을 회전시키는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제 1 및 제 2 클램프의 회전 중심은 상기 좌 우안 카메라의 렌즈 중심과 일치하는 것을 특징으로 한다.
그리고 이 경우 상기 제 1 및 제 2 클램프는 각각 상기 좌 우안 카메라에 연결되는 제 1 및 제 2 연결프레임; Z축에 중심을 두고 상기 제 1 및 제 2 상부스테이지를 각각 관통하도록 상기 1 및 제 2 연결프레임에 연결되는 호 형상의 제 1 및 제 2 회전프레임을 포함하고, 상기 제 5 및 제 6 모터는 각각 상기 제 1 및 제 2 상부스테이지에 장착되어 상기 제 1 및 제 2 회전프레임을 회전시키는 것을 특징으로 하고, 상기 제 5 및 제 6 모터의 제 5 및 제 6 모터축은 각각 제 1 및 제 2 회전프레임에 구름마찰 또는 기어결합하는 것을 특징으로 하며, 상기 제 1 및 제 2 상부스테이지에 각각 설치되어 상기 제 1 및 제 2 회전프레임을 가이드하는 구름베어링을 더 포함하며, 상기 제 1 내지 제 5 모터는 수치 제어가 가능한 스태핑 또는 서버모터인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 카메라 제어장치는 좌 우안 카메라의 간격조절을 위한 X축 이동은 물론 좌 우안 카메라 각각의 좌우 촬영각도를 위한 Y축 중심의 회전, 가로세로 회전을 위한 Z축 중심의 회전, 상하 촬영각도를 위한 X축 중심의 틸팅이 가능한 장점이 있다.
따라서 사용자의 의도에 따라 다양한 촬영각도와 화각으로 피사체를 입체 촬영할 수 있다.
더 나아가 본 발명에 따른 카메라 제어장치는 위의 모든 움직임을 정밀 제어할 수 있는 장점을 나타내는바, 고품질의 입체화상을 얻을 수 있는 장점을 나타낸다.
도 1은 일반적인 카메라 제어장치의 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 카메라 제어장치의 평면도.
도 3은 본 발명에 따른 카메라 제어장치의 측면도.
도 4는 도 2의 IV-IV 선에 대한 단면도.
도 5는 도 3의 V-V 선에 대한 단면도.
도 6은 도 2의 VI-VI 선에 대한 단면도.
도 7은 도 3의 VII-VII 선에 대한 단면도.
도 8과 도 9는 각각 본 발명에 따른 카메라 제어장치의 변형예를 나타낸 부분 단면도.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 양태(樣態)를 살펴본다.
첨부된 도 2와 도 3은 각각 본 발명에 따른 카메라 제어장치의 정면도와 측면도이다.
보이는 것처럼, 본 발명에 따른 카메라 제어장치는 한 쌍의 좌 우안 카메라(C1,C2)를 동조 결합하여 동일 피사체를 촬영하기 위한 것으로서, 바닥 역할의 베이스플레이트(10), 베이스플레이트(10) 상단에 설치된 레일부(30), 레일부(30) 상단에 설치된 제 1 및 제 2 하부스테이지(50,60), 제 1 및 제 2 하부스테이지(50,60) 상단에 설치된 제 1 및 제 2 상부스테이지(70,80), 제 1 및 제 2 상부스테이지(70,80) 상단에 설치되고 좌 우안 카메라(C1,C2)가 각각 고정되는 제 1 및 제 2 클램프(90,100)로 나누어 볼 수 있다.
이때, 임의로 베이스플레이트(10)가 X, Z축에 의한 XZ 평면에 놓인 것으로 가정하면, 레일부(30)는 베이스플레이트(10)에 대해 X축 중심의 틸팅이 가능하고, 제 1 및 제 2 하부스테이지(50,60)는 레일부(30)를 따라 X축 방향의 간격조절이 가능하며, 제 1 및 제 2 상부스테이지(70,80)는 각각 제 1 및 제 2 하부스테이지(50,60)에 대해 Y축 중심의 회전이 가능하고, 제 1 및 제 2 클램프(90,100)는 각각 제 1 및 제 2 상부스테이지(70,80)에 대해 Z축 중심의 회전이 가능한 것을 특징으로 한다.
그 결과 본 발명에 따른 카메라 제어장치는 좌 우안 카메라(C1,C2)의 간격조절을 위한 X축 이동, 좌 우안 카메라(C1,C2) 각각의 좌우 촬영각도 조절을 위한 Y축 중심의 회전, 가로세로 회전을 위한 Z축 중심의 회전, 상하 촬영각도 조절을 위한 X축 중심의 틸팅이 가능하다.
아래에서는 도 1 및 도 2와 함께 별도로 언급되는 도면을 적절히 참조하여 본 발명에 따른 카메라 제어장치의 세부적인 구성 및 작용을 살펴본다. 이때, 설명의 편의를 위해 위 좌표는 본 명세서에서 일관되게 동일하게 적용되며, 불필요한 혼동을 방지하기 위해 별도로 언급되는 도면은 설명에 꼭 필요한 도면부호 외에는 생략하였다.
첨부된 도 4는 도 2의 IV-IV 선에 대한 단면도이고, 도 5는 도 3의 V-V 선에 대한 단면도이다.
보이는 것처럼, 베이스플레이트(10)는 본 발명에 따른 카메라 제어장치 전체를 지탱하는 기저로서 XZ 평면에 놓인 판(plate) 또는 이와 유사한 형상을 나타내고, 베이스플레이트(10) 상단의 레일부(30)는 X축 방향의 길이가 Z축 방향의 폭보다 큰 케이스 역할의 레일하우징(32) 및 레일하우징(32)에 내장된 레일어셈블리(40)를 포함한다.
이때, 바람직하게는 베이스플레이트(10)와 레일하우징(32)은 Z축 방향의 힌지축(H)으로 힌지 연결되며, 베이스플레이트(10)와 레일하우징(32) 사이에는 힌지축(H)을 중심으로 레일부(30)를 X축 중심으로 틸팅하기 위한 틸팅수단(20)이 설치된다.
일례로 베이스플레이트(10)에서 레일하우징(32)을 향해 적어도 하나의 제 1 힌지단(12)이 돌출되고, 레일하우징(32)에서 베이스플레이(10)를 향해 적어도 하나의 제 2 힌지단(34)이 돌출되며, 제 1 및 제 2 힌지단(12,34)는 Z축 방향을 향하는 힌지축(H)으로 관통 연결된다. 참고로, 힌지축(H)은 제 2 힌지단(34)과 일체로 이루어질 수 있고, 힌지축(H)은 한 쌍의 제 2 힌지단(34)을 연결할 수 있다.
그리고 틸팅수단(20)은 바람직하게는 레일하우징(32)으로부터 베이스플레이트(10)를 항해 돌출되고 그 외면을 따라 X축에 중심을 둔 호 형상의 기어열을 제공하는 웜휠(22), 중심축을 기준으로 회전 가능하도록 베이스플레이트(10)에 Z축 방향을 따라 설치되고 그 외면에 웜휠(22)과 치합 회전하는 기어열을 제공하는 웜(24), 웜(24)을 회전시키는 제 1 모터(M1)를 포함한다.
일례로 웜휠(22)은 힌지축(H)에 중심이 고정된 반원 또는 이와 유사한 형태로서 그 외면을 따라 기어열이 존재하고, 웜(24)은 중심축을 기준으로 회전 가능하도록 베이스플레이트(10)에 Z축 방향을 따라 설치된 샤프트 형상으로서 웜휠(22)과 치합 지점에 사선방향의 기어열을 제공하며, 제 1 모터(M1)는 제 1 모터축(m1)이 Z축 방향을 향하도록 베이스플레이트(10)에 고정되고, 제 1 모터축(m1)과 웜(24)은 풀리로 연결된다.
그 결과 제 1 모터축(m1)의 회전운동은 웜(24)과 웜휠(22)을 통해 X축 방향의 힌지축(H)을 중심으로 하는 레일부(30)의 X축 중심의 틸팅운동으로 전환되며, 제 1 모터축(m1)의 회전방향과 회전정도를 제어하면 레일부(30)의 틸팅방향과 각도를 정밀 제어할 수 있다. 이를 위해 제 1 모터(M1)는 수치제어가 가능한 스태핑모터 또는 서보모터가 사용될 수 있다.
참고로, 레일부(30)의 X축 중심의 틸팅에 안정감을 주기 위해 웜휠(22)은 레일부(30)의 무게중심 또는 그 근처에 있는 것이 적절하며, 도면과 달리 웜휠(22)이 베이스플레이트(10)에 고정되는 대신 웜(24) 및 제 1 모터(M1)가 레일하우징(32)에 장착되어도 동일한 틸팅동작을 기대할 수 있다.
첨부된 도 6은 도 3의 VI-VI선에 대한 단면도로서 도 5와 함께 참조한다.
보이는 것처럼, 레일부(30)의 레일하우징(32)에는 레일어셈블리(40)가 내장된다.
이때, 바람직하게는 레일어셈블리(40)는 레일하우징(32)의 내부에서 X축 방향을 따라 고정된 한 쌍의 LM 레일(42), 한 쌍의 LM 레일(42) 사이에서 중심축을 기준으로 회전 가능하도록 X축 방향을 따라 배치되는 스크류축(44), 한 쌍의 LM 레일(42)을 따라 각각 슬라이딩되는 두 쌍의 제 1 및 제 2 LM 블럭(46a,46b), 스크류축(44)에 관통되어 제 1 및 제 2 LM 블럭(46a,46b)에 각각 고정되는 제 1 및 제 2 너트블럭(48a,48b), 스크류축(44)을 회전시키는 제 2 모터(M2)를 포함한다. 여기서 스크류축(44)은 가운데 부분을 기준으로 그 양편에 서로 반대방향의 나사산이 존재하고, 제 2 모터(M2)는 레일하우징(32)의 양단에 한 쌍이 장착되어 각각의 제 2 모터축(m2)이 X축 방향을 향하며, 제 2 모터축(m2)과 스크류축(44)은 각각 풀리로 연결된다.
그리고 제 1 및 제 2 LM 블럭(46a,46b)에는 제 1 및 제 2 하부스테이지(50,60)가 고정된다.
따라서 스크류축(44)과 제 1 및 제 2 너트블럭(48a,48b)는 서로 반대방향을 향하는 볼 스크류 또는 이와 유사한 형태를 나타내는바, 제 2 모터축(m2)에 의해 스크류축(44)이 임의의 일 방향으로 회전하면 제 1 및 제 2 너트블럭(48a,48b)는 사이 간격이 줄어들도록 X축 방향을 따라 이동하고, 스크류축(44)이 반대방향으로 회전하면 제 1 및 제 2 너트블럭(48a,48b)는 사이 간격이 늘어나도록 X축 방향을 따라 이동한다. 그리고 이 과정 중에 제 1 및 제 2 LM 블럭(46a,46b)은 제 1 및 제 2 너트블럭(48a,48b)과 함께 LM 레일(42)을 따라 이동하여 제 1 및 제 2 너트블럭(48a,48b)의 X 축 방향 이동을 균형감 있게 가이드한다.
그 결과 제 2 모터축(m2)의 회전방향과 회전정도를 제어하면 레일부(30)에 대한 제 1 및 제 2 하부스테이지(50,60)의 X축 방향의 간격조절을 정밀 제어할 수 있다. 이를 위해 제 2 모터(M2)는 수치제어가 가능한 스태핑모터 또는 서보모터가 사용될 수 있고, 필요하다면 스크류축(44)은 도면에서와 같이 두 개가 커플링(49)으로 연결될 수 있다.
첨부된 도 7은 도 3의 VII-VII 선에 대한 단면도로서 도 6과 함께 참조한다.
보이는 것처럼, 제 1 및 제 2 하부스테이지(50,60)의 상단에는 제 1 및 제 2 상부스테이지(70,80)가 각각 설치된다.
이때, 바람직하게는 제 1 및 제 2 상부스테이지(70,80)에는 각각 제 1 및 제 2 하부스테이지(50,60)에 관통 삽입되는 Y축 방향의 제 1 및 제 2 회전축(52,62)이 구비되고, 제 1 및 제 2 하부스테이지(50,60)에는 제 3 및 제 4 모터(M3,M4)가 각각 장착되어 제 1 및 제 2 회전축(52,62)을 회전시킨다.
일례로, 제 1 및 제 2 회전축(52,62)은 각각 제 1 및 제 2 상부스테이지(70,80)의 저면 중심에서 하향 돌출되어 제 1 및 제 2 하부스테이지(50,60)의 중심에 관통 삽입되고, 제 3 및 제 4 모터(M3,M4)는 각각의 제 3 및 제 4 모터축(m3,m4)이 Y 축 방향을 향하며, 제 3 및 제 4 모터축(m3,m4)과 제 1 및 제 2 회전축(52,62)은 각각 풀리로 연결된다.
그 결과 제 3 및 제 4 모터축(m3,m4)의 회전방향과 회전정도를 제어하면 제 1 및 제 2 하부스테이지(50,60)에 대한 제 1 및 제 2 상부스테이지(70,80)의 Y축 중심의 회전을 정밀제어할 수 있다. 이를 위해 제 3 및 제 4 모터(M3,M4)는 수치제어가 가능한 스태핑모터 또는 서보모터가 사용될 수 있다.
참고로, 제 1 및 제 2 회전축(52,62)이 각각 제 1 및 제 2 하부스테이지(50,60)에 구비되어 제 1 및 제 2 상부스테이지(70,80)를 관통하는 대신 제 3 및 제 4 모터(M3,M4)가 각각 제 1 및 제 2 상부스테이지(70,80)에 장착되어 제 1 및 제 2 회전축(52,62)을 회전시켜도 동일한 회전동작을 기대할 수 있다.
계속해서, 제 1 및 제 2 상부스테이지(70,80) 상단에는 각각 제 1 및 제 2 클램프(90,100)가 설치되고, 제 1 및 제 2 클램프(90,100)에는 각각 좌우 안 카메라(C1,C2)가 고정된다.
이때, 바람직하게는 제 1 및 제 2 클램프(90,100)는 각각 좌 우안 카메라(C1,C2)의 삼각대 마운트에 연결되는 제 1 및 제 2 연결프레임(92,102) 및 이의 말단에 연결되고 Z축에 중심을 둔 호 또는 이와 유사한 형상으로서 제 1 및 제 2 상부스테이지(70,80)의 양 측면을 관통하는 제 1 및 제 2 회전프레임(94,104)을 포함하고, 제 1 및 제 2 상부스테이지(70,80)에는 제 5 및 제 6 모터(M5,M6)가 장착되어 각각 제 1 및 제 2 클램프(90,100)를 Z축 중심을 기준으로 회전시킨다.
일례로 제 5 및 제 6 모터(M5,M6)는 각각의 제 5 및 제 6 모터축(m5,m6)이 Z축을 향하도록 제 1 및 제 2 상부스테이지(70,80)에 관통 삽입되어 제 1 및 제 2 회전프레임(94,104)의 내면 또는 외면을 따라 구름마찰될 수 있고, 제 1 및 제 2 상부스테이지(70,80)에는 제 1 및 제 2 회전프레임(94,104)의 회전을 가이드하는 적어도 하나의 구름베어링(74,84)이 개재된다. 이때, 바람직하게는 제 5 및 제 6 모터축(m5,m6)에는 탄성 재질의 패킹(72,82) 등이 둘러 붙여져 제 1 및 제 2 회전프레임(94,104)에 대한 마찰력을 크게 할 수 있으며, 필요하다면 제 1 및 제 2 회전프레임(94,104)의 내면 또는 외면에 기어열을 각각 마련하는 한편 제 5 및 제 6 모터축(m5,m6)에 기어를 각각 관통 고정하여 제 1 및 제 2 회전프레임(94,104)을 기어결합으로 회전시키는 것도 가능하다. 이 경우 패킹의 마모, 표면경화 등으로 인한 슬립현상을 방지할 수 있다.
그 결과 제 5 및 제 6 모터축(m5.m6)의 회전방향과 회전정도를 제어하면 제 1 및 제 2 상부스테이지(70,80)에 대한 제 1 및 제 2 클램프(90,100)의 Z축 중심의 회전을 정밀 제어할 수 있다. 이를 위해 제 5 및 제 6 모터(M5,M6)는 수치제어가 가능한 스태핑모터 또는 서보모터가 사용될 수 있다.
참고로, 제 1 및 제 2 클램프(90,100)의 회전중심은 각각 좌 우안 카메라(C1,C2)의 렌즈 중심과 일치할 수 있고, 제 1 및 제 2 회전프레임(94,104)은 각각 좌 우안 카메라(C1,C2)의 Z축 중심의 회전, 다시 말해 좌 우안 카메라(C1,C2)의 가로세로 회전을 여유있게 보장하는 우호일 수 있다. 그리고 바람직하게는 제 1 및 제 2 회전프레임(94,104)의 내 외면 길이방향을 따라 일정높이의 돌출부를 부여하는 한편 구름베어링(74,84) 및/또는 패킹(72,82)에 환형의 홈을 부여하여 돌출부를 수용한 상태로 회전하도록 하는 것도 가능하다. 이 경우 좌 우안 카메라(C1,C2)의 무게 등으로 인한 전후방향의 쏠림현상 등을 효과적으로 방지할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 카메라 제어장치는 제 1 모터(M1)의 회전력으로 베이스플레이트(10)에 대한 레일부(30)의 X축 중심의 틸팅동작이 가능하고, 제 2 모터(M2)의 회전력으로 레일부(30)에 대한 제 1 및 제 2 하부스테이지(50,60)의 X축 방향의 간격조절이 가능하며, 제 3 및 제 4 모터(M3,M4)의 회전력으로 각각 제 1 및 제 2 하부스테이지(50,60)에 대한 제 1 및 제 2 상부스테이지(70,80)의 Y 축 방향의 회전이 가능하고, 제 5 및 제 6 모터(M5,M6)의 회전력으로 각각 제 1 및 제 2 상부스테이지(70,80)에 대한 제 1 및 제 2 클램프(90,100)의 Z 축 중심의 회전이 가능한바, 제 1 내지 제 6 모터(M1 내지 M6)의 회전방향 및 회전정도를 조절하면 좌 우안 카메라(C1,C2)의 간격조절을 위한 X축 이동 그리고 좌 우안 카메라(C1,C2) 각각의 좌우 촬영각도를 위한 Y축 중심의 회전, 가로세로 회전을 위한 Z축 중심의 회전, 상하 촬영각도를 위한 X축 중심의 틸팅을 정밀 제어할 수 있다.
한편, 첨부된 도 8과 도 9는 각각 본 발명에 따른 카메라 제어장치의 변형예에 대한 일부 단면도로서, 베이스플레이트(10)에 대한 레일부(30)의 X축 틸팅을 가능케 하는 또 다른 구성 및 작용을 나타낸다. 이때, 도 8과 도 9는 각각 본 발명에 따른 카메라 제어장치의 변형예를 도 2의 VI-IV 선과 도 3의 V-V 선에 대한 일부 단면으로 나타내고 있는바, 각각 도 4와 도 5에 대응될 수 있다.
따라서 앞서 설명한 부분과 동일한 역할을 하는 동일부분에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하여 중복된 설명을 생략하는 대신 차이점을 위주로 살펴본다.
보이는 것처럼, 본 발명에 따른 카메라 제어장치의 변형예에서는 베이스플레이트(10) 상단에 레일부(30)가 설치되고, 베이스플레이트(10)와 레일하우징(32)은 Z축 방향을 향하는 힌지축(H)으로 힌지 연결된다.
일례로, 베이스플레이트(10)에서는 레일하우징(32)을 향해 적어도 하나의 제 1 힌지단(12)이 돌출되고, 레일하우징(32)에서는 베이스플레이(10)를 향해 적어도 하나의 제 2 힌지단(34)이 돌출되며, 제 1 및 제 2 힌지단(12,34)은 Z축 방향을 향하는 힌지축(H)으로 관통 연결된다.
이때, 바람직하게는 제 2 힌지단(34)은 그 내부를 따라 X축에 중심을 둔 호 형상의 내치홈(36)을 제공하는 반원 또는 이와 유사한 형태를 나타내고, 베이스플레이트에 고정된 제 1 모터(M1)의 제 1 모터축(m1)은 X축 방향으로 내치홈(36)에 관통 삽입되어 그 일면을 내면을 따라 구름마찰한다.
일례로, 제 2 힌지단(34)이 하나이고 제 1 힌지단(12)이 제 2 힌지단(34)의 좌우에 배치되는 한 쌍이라면 제 1 모터(M1)의 제 1 모터축(m1)은 제 1 힌지단(12) 중 어느 하나를 관통해서 제 2 힌지단(34)의 내치홈(36)에 삽입되어 그 일면을 따라 구름마찰한다. 참고로, 제 1 모터축(m1)에는 탄성재질의 패킹 등이 둘러 붙여져 내치홈에 대한 마찰력을 크게 할 수 있고, 필요하다면 내치홈(36)의 일면을 따라 기어열을 마련하는 한편 제 1 모터축(m1)에 기어를 관통 고정시켜 제 2 힌지단(34)을 기어회전시키는 것도 가능하다. 이 경우 패킹의 마모, 표면경화 등으로 인한 슬립현상을 미연에 방지할 수 있다.
그 결과 제 1 모터축(m1)의 회전운동은 힌지축(H)을 중심으로 하는 레일부(30)의 틸팅 운동으로 전환되며, 제 1 모터축(m1)의 회전방향과 회전정도를 정밀 제어하면 레일부(30)의 틸팅방향과 틸팅각도를 정밀 제어할 수 있다.
이상의 설명 및 도면은 본 발명의 일례에 지나지 않으면 본 발명을 한정하지는 않는다. 즉, 본 발명은 다양한 변형이 가능하지만 이들 모든 변형이 본 발명의 기술사상 내에 있다면 본 발명의 권리범위에 속한다 해야 할 것이며, 본 발명의 권리범위는 이하의 특허청구범위 및 이와 균등한 것으로 해석되어야 한다.

Claims (12)

  1. X축과 Z축에 의한 XZ 평면을 제공하는 베이스플레이트(10);
    상기 베이스플레이트(10) 상단에 설치되어 X축 방향을 따라 배치되고, 제 1 모터(M1)의 회전력으로 상기 베이스플레이트(10)에 대해 X축을 중심으로 틸팅되는 레일부(30);
    상기 레일부(30)의 상단에 설치되고, 레일하우징(32)의 양단에 장착된 한 쌍의 제 2 모터(M2)의 회전력으로 상기 레일부(30)를 따라 X축 방향의 간격이 조절되는 제 1 및 제 2 하부스테이지(50,60);
    상기 제 1 및 제 2 하부스테이지(50,60)의 상단에 각각 설치되고 제 3 및 제 4 모터(M3,M4)의 회전력으로 각각 상기 제 1 및 제 2 하부스테이지(50,60)에 대해 Y축을 중심으로 회전되는 제 1 및 제 2 상부스테이지(70,80); 및
    상기 제 1 및 제 2 상부스테이지(70,80) 상단에 각각 설치되어 좌 우안 카메라(C1,C2)를 고정하고 제 5 및 제 6 모터(M5,M6)의 회전력으로 각각 상기 제 1 및 제 2 상부스테이지(70,80)에 대해 Z축을 중심으로 회전되는 제 1 및 제 2 클램프(90,100)를 포함하는 카메라 제어장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 베이스플레이트(10)에서 돌출된 적어도 하나의 제 1 힌지단(12);
    상기 레일부에서 돌출된 적어도 하나의 제 2 힌지단(34); 및
    상기 제 1 및 제 2 힌지단을 관통하는 X 축 방향의 힌지축(H)을 더 포함하여 상기 베이스플레이트와 상기 레일부는 힌지 연결되는 카메라 제어장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 베이스플레이트(10) 또는 레일부(30) 중 어느 하나에 고정되어 나머지 하나를 향해 돌출된 외면을 따라 X축에 중심을 둔 호 형상의 기어열을 제공하는 웜휠(22); 및
    상기 베이스플레이트(10) 또는 레일부(30) 중 다른 하나에 Z축 방향으로 설치되어 상기 웜휠(22)에 치합되는 웜(24)을 더 포함하고, 상기 제 1 모터(M1)는 상기 베이스플레이트(10) 또는 레일부(30) 중 다른 하나에 장착되어 상기 웜(24)을 회전시키는 카메라 제어장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 제 1 힌지단(12)에는 X축에 중심을 둔 호 형상의 내치홈(36)이 관통되고, 상기 제 1 모터(M1)는 상기 베이스플레이트(10)에 장착되어 Z축 방향의 모터축(m1)이 상기 내치홈(36)에 구름마찰 또는 기어결합하는 카메라 제어장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 레일부(30)를 따라 X축 방향으로 설치되고 양편에 반대방향의 나사산이 형성된 스크류축(44); 및
    상기 제 1 및 제 2 하부스테이지(50,60)의 하단에 각각 장착되어 상기 스크류축(44)에 관통되는 제 1 및 제 2 너트블럭(48a,48b)을 더 포함하고, 상기 제 2 모터(M2)는 상기 레일부(30)에 장착되어 상기 스크류축(44)을 회전시키는 카메라 제어장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 레일부(30)를 따라 X축 방향으로 고정된 적어도 하나의 LM 레일(42); 및
    상기 제 1 및 제 2 너트블럭(48a,48b)에 각각 고정되어 상기 LM 레일(42)을 따라 슬라이딩하는 제 1 및 제 2 LM 블럭(46a,46b)을 더 포함하는 카메라 제어장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 상부스테이지(70) 또는 제 1 하부스테이지(50) 중 어느 하나로부터 돌출되어 다른 하나에 관통 삽입되는 제 1 회전축(52); 및
    상기 제 2 상부스테이지(80) 또는 제 2 하부스테이지(60) 중 어느 하나로부터 돌출되어 다른 하나에 관통 삽입되는 제 2 회전축(62)을 더 포함하여, 상기 제 3 모터(M3)는 상기 제 1 상부스테이지(70) 또는 상기 제 1 하부스테이지(50) 중 다른 하나에 장착되어 상기 제 1 회전축(52)을 회전시키고, 상기 제 4 모터(M4)는 상기 제 2 상부스테이지(80) 또는 제 2 하부스테이지(60) 중 다른 하나에 장착되어 상기 제 2 회전축(62)을 회전시키는 카메라 제어장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 클램프(90,100)의 회전 중심은 상기 좌 우안 카메라(C1,C2)의 렌즈 중심과 일치하는 카메라 제어장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 클램프(90,100)는 각각 상기 좌 우안 카메라(C1,C2)에 연결되는 제 1 및 제 2 연결프레임(92,102); 및
    Z축에 중심을 두고 상기 제 1 및 제 2 상부스테이지(70,80)를 각각 관통하도록 상기 1 및 제 2 연결프레임(92,102)에 연결되는 호 형상의 제 1 및 제 2 회전프레임(94,104)을 포함하고, 상기 제 5 및 제 6 모터(M5,M6)는 각각 상기 제 1 및 제 2 상부스테이지(70,80)에 장착되어 상기 제 1 및 제 2 회전프레임(94,104)을 회전시키는 카메라 제어장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제 5 및 제 6 모터(M5,M6)의 모터축(m5,m6)은 각각 Z축을 따라 상기 제 1 및 제 2 상부스테이지(70,80)에 관통 삽입되어 제 1 및 제 2 회전프레임(94,104)에 구름마찰 또는 기어결합하는 카메라 제어장치.
  11. 청구항 9 또는 10에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 상부스테이지(70,80)에 각각 설치되어 상기 제 1 및 제 2 회전프레임(94,104)을 가이드하는 구름베어링(74,84)을 더 포함하는 카메라 제어장치.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 내지 제 6 모터는 수치 제어가 가능한 스태핑 또는 서버모터인 카메라 제어장치.
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