KR101691517B1 - 실린더리컬 렌즈를 이용한 무초점 3차원 광학 장치 - Google Patents

Abstract

원본 영상의 가로폭을 유지한 채 3차원 영상을 촬영할 수 있도록 해주는 3차원 광학 장치가 개시된다. 이러한 3차원 광학 장치는 좌측 영상이 촬영되도록 외부에서 인가되는 제1 광을 영상 촬영 장치로 제공하는 좌측 광학계, 및 우측 영상이 촬영되도록 외부에서 인가되는 제2 광을 상기 영상 촬영 장치로 제공하는 우측 광학계를 포함한다. 상기 좌측 광학계는 상기 제1 광을 인가받아 굴절시켜 출사시키는 실린더리컬 타입의 좌측 오목 렌즈, 상기 좌측 오목 렌즈에서 출사된 상기 제1 광을 적어도 두 번 반사시켜 출사하는 좌측 광경로 변경부, 및 상기 좌측 광경로 변경부에서 출사된 상기 제1 광을 인가받아 굴절시켜 상기 영상 촬영 장치로 출사시키는 실린더리컬 타입의 좌측 볼록 렌즈를 포함하고, 상기 우측 광학계는 상기 제2 광을 인가받아 굴절시켜 출사시키는 실린더리컬 타입의 우측 오목 렌즈, 상기 우측 오목 렌즈에서 출사된 상기 제2 광을 적어도 두 번 반사시켜 출사하는 우측 광경로 변경부, 및 상기 우측 광경로 변경부에서 출사된 상기 제2 광을 인가받아 굴절시켜 상기 영상 촬영 장치로 출사시키는 실린더리컬 타입의 우측 볼록 렌즈를 포함한다. 이로써, 가로폭이 압축된 좌측 및 우측 영상들을 획득하게 되어, 보다 넓은 가로폭을 갖는 3차원 영상을 촬영할 수 있다.

Description

실린더리컬 렌즈를 이용한 무초점 3차원 광학 장치{AFOCAL THREE DIMENSIONAL OPTICAL DEVICE USING CYLINDRICAL LENS}

본 발명은 광학 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 3차원 영상의 촬영에 사용될 수 있는 3차원 광학 장치에 관한 것이다.

요즘에 촬영되는 영화는 보다 입체감을 높이기 위해 3차원 영상으로 촬영되고 있다. 이러한 3차원 영상은 사람의 좌안 및 우안에서 보이는 영상을 각각 다르게 하여 입체감을 높이는 영상을 말한다.

한편, 최근 스마트폰, 디지털 카메라 등과 같이 디지털 영상 촬영 장치의 대중화로 많은 사람이 언제 어디서나 영상을 촬영할 있게 되었다. 더 나아가, 3차원 영상의 촬영이 가능하게 하는 3차원 광학 장치를 상기 영상 촬영 장치에 부착할 경우, 좌안에서 보이는 좌측 영상과 우안에서 보이는 우측 영상을 동시에 촬영하여 3차원 영상을 촬영할 수도 있게 되었다.

도 1은 3차원 영상의 촬영이 가능하게 하는 종래의 3차원 광학 장치를 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 촬영하고자하는 원본 영상의 일 예를 나타낸 도면이며, 도 3은 도 1의 3차원 광학 장치를 이용하여 영상 촬영 장치에서 촬영된 좌측 영상 및 우측 영상을 나타낸 도면이다.

도 1 내지 도 3을 참조할 때, 종래의 3차원 광학 장치는 좌안으로 보여지는 시야의 광을 제1 좌측 반사거울(10) 및 제2 좌측 반사거울(20)로 반사시켜 영상 촬영 장치의 이미지 센서(50)로 제공하고, 우안으로 보여지는 시야의 광을 제1 우측 반사거울(30) 및 제2 우측 반사거울(40)로 반사시켜 상기 이미지 센서(50)로 제공한다. 그 결과, 상기 영상 촬영 장치는 도 3에서와 같이 좌측 영상 및 우측 영상을 동시에 촬영할 수 있고, 이를 통해 3차원 영상을 촬영할 수 있다.

그러나, 도 1에 도시된 3차원 광학 장치는 광학계의 구조상 좌측 시야 및 우측 시야가 한정되어 있어, 촬영하고자 하는 원래의 영상보다 가로폭이 좁게 촬영될 수밖에 없다. 구체적으로 예를 들면, 도 2에서와 같이 촬영하고자 하는 원본 영상이 16:9의 사이즈를 갖는 영상이라고 할 때, 상기 3차원 광학 장치를 통해 촬영되는 좌측 영상 및 우측 영상은 상기 원본 영상보다 대폭 줄어든 가로폭을 가질 수 있다.

따라서, 본 발명은 이러한 문제점을 해결하고자 도출된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 원본 영상의 가로폭을 유지한 채 3차원 영상을 촬영할 수 있도록 해주는 3차원 광학 장치를 제공하는 것이다.

이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 예시적인 일 실시예에 의한 3차원 광학 장치는 사람의 좌안을 통해 보여지는 영상과 대응되는 좌측 영상이 영상 촬영 장치에서 촬영되도록 외부에서 인가되는 제1 광을 상기 영상 촬영 장치로 제공하는 좌측 광학계, 및 사람의 우안을 통해 보여지는 영상과 대응되는 우측 영상이 상기 영상 촬영 장치에서 촬영되도록 외부에서 인가되는 제2 광을 상기 영상 촬영 장치로 제공하는 우측 광학계를 포함한다.

상기 좌측 광학계는 상기 제1 광을 인가받아 굴절시켜 출사시키는 실린더리컬(cylindrical) 타입의 좌측 오목 렌즈, 상기 좌측 오목 렌즈에서 출사된 상기 제1 광을 적어도 두 번 반사시켜 출사하는 좌측 광경로 변경부, 및 상기 좌측 광경로 변경부에서 출사된 상기 제1 광을 인가받아 굴절시켜 상기 영상 촬영 장치로 출사시키는 실린더리컬(cylindrical) 타입의 좌측 볼록 렌즈를 포함한다.

상기 우측 광학계는 상기 제2 광을 인가받아 굴절시켜 출사시키는 실린더리컬(cylindrical) 타입의 우측 오목 렌즈, 상기 우측 오목 렌즈에서 출사된 상기 제2 광을 적어도 두 번 반사시켜 출사하는 우측 광경로 변경부, 및 상기 우측 광경로 변경부에서 출사된 상기 제2 광을 인가받아 굴절시켜 상기 영상 촬영 장치로 출사시키는 실린더리컬(cylindrical) 타입의 우측 볼록 렌즈를 포함한다.

상기 좌측 광경로 변경부는 상기 좌측 오목 렌즈에서 출사된 상기 제1 광을 내부로 인가받고, 인가된 상기 제1 광을 반사시키는 제1 좌측 반사면 및 상기 제1 좌측 반사면에서 반사된 상기 제1 광을 다시 반사시키는 제2 좌측 반사면을 가지며, 상기 제2 좌측 반사면에서 반사된 광을 외부로 출사시켜 상기 좌측 볼록 렌즈로 제공하는 좌측 프리즘을 포함할 수 있다.

상기 우측 광경로 변경부는 상기 우측 오목 렌즈에서 출사된 상기 제2 광을 내부로 인가받고, 인가된 상기 제2 광을 반사시키는 제1 우측 반사면 및 상기 제1 우측 반사면에서 반사된 상기 제2 광을 다시 반사시키는 제2 우측 반사면을 가지며, 상기 제2 우측 반사면에서 반사된 광을 외부로 출사시켜 상기 우측 볼록 렌즈로 제공하는 우측 프리즘을 포함할 수 있다.

상기 영상 촬영 장치의 이미지 센서에 대하여 수직하게 가상의 수직 중심선이 형성된다고 할 때, 상기 제1 좌측 반사면은 상기 수직 중심선의 좌측으로 이격되어 상기 수직 중심선에 대해 반시계 방향으로 제1 각도로 경사지게 형성될 수 있고, 상기 제2 좌측 반사면은 상기 제1 좌측 반사면 및 상기 수직 중심선 사이에 배치되어 상기 수직 중심선에 대해 반시계 방향으로 상기 제1 각도보다 큰 제2 각도로 경사지게 형성될 수 있다. 또한, 상기 제1 우측 반사면은 상기 수직 중심선의 우측으로 이격되어 상기 수직 중심선에 대해 시계 방향으로 상기 제1 각도로 경사지게 형성될 수 있고, 상기 제2 우측 반사면은 상기 제1 우측 반사면 및 상기 수직 중심선 사이에 배치되어 상기 수직 중심선에 대해 시계 방향으로 상기 제2 각도로 경사지게 형성될 수 있다.

상기 좌측 광경로 변경부는 상기 제1 좌측 반사면에 접하도록 배치되어 상기 제1 좌측 반사면에서 전반사되지 못하고 외부로 출사되는 광을 반사시켜 내부로 재입사시키는 제1 좌측 반사부, 및 상기 제2 좌측 반사면에 접하도록 배치되어 상기 제2 좌측 반사면에서 전반사되지 못하고 외부로 출사되는 광을 반사시켜 내부로 재입사시키는 제2 좌측 반사부를 더 포함할 수 있다.

상기 우측 광경로 변경부는 상기 제1 우측 반사면에 접하도록 배치되어 상기 제1 우측 반사면에서 전반사되지 못하고 외부로 출사되는 광을 반사시켜 내부로 재입사시키는 제1 우측 반사부, 및 상기 제2 우측 반사면에 접하도록 배치되어 상기 제2 우측 반사면에서 전반사되지 못하고 외부로 출사되는 광을 반사시켜 내부로 재입사시키는 제2 우측 반사부를 더 포함할 수 있다.

이와 같이 본 발명에 따른 3차원 광학 장치를 이용하여 영상 촬영 장치에서 3차원 영상을 촬영할 경우, 상기 영상 촬영 장치에서 가로폭이 압축된 좌측 영상 및 우측 영상을 획득한 후, 이를 다시 원래대로 확장하는 프로세싱을 통해 종래에 비해 보다 넓은 가로폭을 갖는 3차원 영상을 촬영할 수 있다.

또한, 상기 3차원 광학 장치가 좌측 프리즘 및 우측 프리즘을 구비할 경우, 종래와 같이 프리즘이 없이 두 개의 반사 거울만으로 반사시키는 구조에 비해 두 반사면들 사이의 거리를 감소시켜 실제 사람의 좌안 및 우안 사이의 거리와 유사하게 만들 수 있다. 즉, 상기 3차원 광학 장치는 가로폭이 종래에 비해 감소되어 가로 사이즈를 줄일 수 있고, 실제 사람의 양쪽 눈으로 임의의 대상을 바라보았을 때 보여지는 것과 동일한 3차원 영상을 촬영하도록 도와줄 수 있다.

또한, 좌측 광경로 변경부가 제1 및 제2 좌측 반사부들을 더 구비하고, 우측 광경로 변경부가 제1 및 제2 우측 반사부들을 더 구비할 경우, 좌측 및 우측 프리즘들 각각의 두 반사면들에서 전반사 효율이 높이 않아 일부의 광이 외부로 유출되는 것을 완전히 차단시킬 수 있고, 그로 인해 보다 품질 좋은 3차원 영상을 만들 수 있다.

또한, 제2 좌측 반사면이 제1 좌측 반사면보다 더 큰 각도로 경사지게 형성되고, 제2 우측 반사면이 제1 우측 반사면보다 더 큰 각도로 경사지게 형성됨에 따라, 두 반사면들이 서로 평행한 프리즘 구조에 비해 좌측 및 우측 시야각들을 보다 증가시켜, 보다 넓은 가로폭을 갖는 3차원 영상을 만들 수 있다.

도 1은 3차원 영상의 촬영이 가능하게 하는 종래의 3차원 광학 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 촬영하고자하는 원본 영상의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1의 3차원 광학 장치를 이용하여 영상 촬영 장치에서 촬영된 좌측 영상 및 우측 영상을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 광학 장치를 도시한 도면이다.
도 5는 도 4의 3차원 광학 장치에 제1 및 제2 좌측 반사부들과 제1 및 제2 우측 반사부들을 더 부가한 상태를 도시한 도면이다.
도 6은 도 4의 3차원 광학 장치 중 좌측 또는 우측 오목 렌즈 및 좌측 또는 우측 볼록 렌즈를 도시한 사시도이다.
도 7은 도 4의 3차원 광학 장치 중 좌측 프리즘의 반사면들 및 우측 프리즘의 반사면들 각각이 서로 동일한 각도로 경사진 상태를 나타낸 도면이다.
도 8은 도 4의 3차원 광학 장치를 이용하여 영상 촬영 장치에서 촬영된 좌측 영상 및 우측 영상을 나타낸 도면이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조 부호를 유사한 구성 요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 과장하여 도시한 것일 수 있다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, A와 B가'연결된다', '결합된다'라는 의미는 A와 B가 직접적으로 연결되거나 결합하는 것 이외에 다른 구성요소 C가 A와 B 사이에 포함되어 A와 B가 연결되거나 결합되는 것을 포함하는 것이다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 또한, 방법 발명에 대한 특허청구범위에서, 각 단계가 명확하게 순서에 구속되지 않는 한, 각 단계들은 그 순서가 서로 바뀔 수도 있다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 광학 장치를 도시한 도면이다.

도 4를 참조하면, 본 실시예에 의한 3차원 광학 장치는 외부에서 인가되는 광을 영상 촬영 장치(300)에서 3차원 영상이 촬영될 수 있도록 상기 영상 촬영 장치(300)로 제공하는 광학 시스템이다. 여기서, 상기 영상 촬영 장치(300)는 광을 모아주는 카메라 렌즈(310) 및 상기 카메라 렌즈(310)를 통과한 광을 인가받아 센싱하여 영상을 형성하는 이미지 센서(320)을 포함할 수 있다.

본 실시예에서, 상기 3차원 광학 장치는 좌측 광학계(100) 및 우측 광학계(200)를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 이미지 센서(320)에 대하여 수직하게 가상의 수직 중심선(C)이 형성된다고 할 때, 상기 좌측 광학계(100)는 상기 수직 중심선(C)의 좌측에 배치되고, 상기 우측 광학계(200)는 상기 수직 중심선(C)의 우측에 배치될 수 있다.

우선, 상기 좌측 광학계(100)에 대하여 설명하고자 한다.

상기 좌측 광학계(100)는 사람의 좌안을 통해 보여지는 영상과 동일하거나 실질적으로 유사한 좌측 영상이 상기 영상 촬영 장치(300)에서 촬영될 수 있도록, 외부에서 인가되는 제1 광을 상기 영상 촬영 장치(300)로 제공하는 광학 장치이다.

본 실시예에서, 상기 좌측 광학계(100)는 좌측 오목 렌즈(110), 좌측 광경로 변경부(120) 및 좌측 볼록 렌즈(130)을 포함할 수 있다.

상기 좌측 오목 렌즈(110)는 사람의 좌안 시야각에 포함되는 제1 광을 인가받아 굴절시켜 상기 좌측 광경로 변경부(120)를 향해 출사한다. 상기 좌측 오목 렌즈(110)은 상기 좌측 광경로 변경부(120)를 마주하는 일측면이 오목하게 하게 들어간 형상을 갖고 있고, 상기 일측면과 대향하는 타측면이 평평하게 형성되어 있다.

상기 좌측 광경로 변경부(120)는 상기 좌측 오목 렌즈(110)에서 출사된 제1 광을 적어도 두 번 반사시켜 출사할 수 있다. 예를 들어, 상기 좌측 광경로 변경부(120)는 좌측 프리즘(122)을 포함할 수 있다.

상기 좌측 프리즘(122)은 좌측 입사면(122a), 제1 좌측 반사면(122b), 제2 좌측 반사면(122c) 및 좌측 출사면(122d)으로 구성될 수 있다. 여기서, 상기 좌측 오목 렌즈(110)에서 출사된 제1 광은 상기 좌측 입사면(122a)에서 굴절되면서 상기 좌측 프리즘(122)의 내부로 인가되고, 이렇게 인가된 제1 광은 상기 제1 좌측 반사면(122b)에서 전반사되고 상기 제2 좌측 반사면(122c)에서 다시 전반사된다. 이후, 상기 제2 좌측 반사면(122c)에서 전반사된 제1 광은 상기 좌측 출사면(122d)에서 굴절되면서 상기 좌측 볼록 렌즈(130)을 향하여 외부로 출사될 수 있다.

상기 좌측 볼록 렌즈(130)는 상기 좌측 프리즘(122)을 출사된 제1 광을 굴절시켜 상기 카메라 렌즈(310)를 향하여 출사시킬 수 있다. 이때, 상기 좌측 볼록 렌즈(130)는 상기 영상 촬영 장치(300)를 마주하는 일측면이 볼록하게 하게 튀어나온 형상을 갖고 있고, 상기 일측면과 대향하는 타측면이 평평하게 형성되어 있다.

한편, 상기 카메라 렌즈(310)를 향하여 출사된 제1 광은 상기 카메라 렌즈(310)에서 굴절되어 상기 이미지 센서(320)로 인가되어 좌측 영상을 형성시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 좌측 영상은 상기 수직 중심선(C)을 기준으로 우측인 상기 이미지 센서(320)의 우측 부분에서 센싱되어 형성될 수 있다.

이어서, 상기 우측 광학계(200)에 대하여 설명하고자 한다.

상기 우측 광학계(200)는 사람의 우안을 통해 보여지는 영상과 동일하거나 실질적으로 유사한 우측 영상이 상기 영상 촬영 장치(300)에서 촬영될 수 있도록, 외부에서 인가되는 제2 광을 상기 영상 촬영 장치(300)로 제공하는 광학 장치이다.

본 실시예에서, 상기 우측 광학계(200)는 우측 오목 렌즈(210), 우측 광경로 변경부(220) 및 우측 볼록 렌즈(230)을 포함할 수 있다.

상기 우측 오목 렌즈(210)는 사람의 우안 시야각에 포함되는 제2 광을 인가받아 굴절시켜 상기 우측 광경로 변경부(220)를 향해 출사한다. 상기 우측 오목 렌즈(210)은 상기 우측 광경로 변경부(220)를 마주하는 일측면이 오목하게 하게 들어간 형상을 갖고 있고, 상기 일측면과 대향하는 타측면이 평평하게 형성되어 있다.

상기 우측 광경로 변경부(220)는 상기 우측 오목 렌즈(210)에서 출사된 제2 광을 적어도 두 번 반사시켜 출사할 수 있다. 예를 들어, 상기 우측 광경로 변경부(220)는 우측 프리즘(222)을 포함할 수 있다.

상기 우측 프리즘(222)은 우측 입사면(222a), 제1 우측 반사면(222b), 제2 우측 반사면(222c) 및 우측 출사면(222d)으로 구성될 수 있다. 여기서, 상기 우측 오목 렌즈(210)에서 출사된 제2 광은 상기 우측 입사면(222a)에서 굴절되면서 상기 우측 프리즘(222)의 내부로 인가되고, 이렇게 인가된 제2 광은 상기 제1 우측 반사면(222b)에서 전반사되고 상기 제2 우측 반사면(222c)에서 다시 전반사된다. 이후, 상기 제2 우측 반사면(222c)에서 전반사된 제2 광은 상기 우측 출사면(222d)에서 굴절되면서 상기 우측 볼록 렌즈(230)을 향하여 외부로 출사될 수 있다.

상기 우측 볼록 렌즈(230)는 상기 우측 프리즘(222)을 출사된 제2 광을 굴절시켜 상기 카메라 렌즈(310)를 향하여 출사시킬 수 있다. 이때, 상기 우측 볼록 렌즈(230)는 상기 영상 촬영 장치(300)를 마주하는 일측면이 볼록하게 하게 튀어나온 형상을 갖고 있고, 상기 일측면과 대향하는 타측면이 평평하게 형성되어 있다.

한편, 상기 카메라 렌즈(310)를 향하여 출사된 제2 광은 상기 카메라 렌즈(310)에서 굴절되어 상기 이미지 센서(320)로 인가되어 우측 영상을 형성시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 우측 영상은 상기 수직 중심선(C)을 기준으로 좌측인 상기 이미지 센서(320)의 좌측 부분에서 센싱되어 형성될 수 있다.

이와 같이, 상기 3차원 광학 장치가 상기 좌측 프리즘(122) 및 상기 우측 프리즘(222)을 구비할 경우, 도 1과 같이 프리즘이 없이 두 개의 반사 거울만으로 반사시키는 구조에 비해 두 반사면들 사이의 거리를 감소시킬 수 있고, 그로 인해 실제 사람의 좌안 및 우안 사이의 거리와 유사하게 만들 수 있다. 즉, 상기 3차원 광학 장치는 가로폭이 종래에 비해 감소되어 가로 사이즈를 줄일 수 있고, 실제 사람의 양쪽 눈으로 임의의 대상을 바라보았을 때 보여지는 것과 동일한 3차원 영상을 촬영하도록 도와줄 수 있다.

한편, 상기 좌측 프리즘(122) 및 상기 우측 프리즘(222) 각각은 상기 두 반사면들에의 전반사율을 높이면서 상기 두 반사면들 사이의 거리를 더욱 감소시키기 위해 고굴절 또는 초고굴절 프리즘을 사용할 수 있다.

도 5는 도 4의 3차원 광학 장치에 제1 및 제2 좌측 반사부들과 제1 및 제2 우측 반사부들을 더 부가한 상태를 도시한 도면이다.

도 5를 참조할 때, 상기 좌측 광경로 변경부(120)는 상기 제1 좌측 반사면(122b)에 접하도록 배치된 제1 좌측 반사부(124) 및 상기 제2 좌측 반사면(122c)에 접하도록 배치된 제2 좌측 반사부(126)을 더 포함할 수도 있다.

상기 제1 좌측 반사부(124)는 상기 제1 좌측 반사면(122b)에 접하도록 배치되어 상기 제1 좌측 반사면(122b)에서 전반사되지 못하고 외부로 출사되는 광을 반사시켜 내부로 재입사시킬 수 있고, 상기 제2 좌측 반사부(126)는 상기 제2 좌측 반사면(122c)에 접하도록 배치되어 상기 제2 좌측 반사면(122c)에서 전반사되지 못하고 외부로 출사되는 광을 반사시켜 내부로 재입사시킬 수 있다.

또한, 상기 우측 광경로 변경부(220)는 상기 제1 우측 반사면(222b)에 접하도록 배치된 제1 우측 반사부(224) 및 상기 제2 우측 반사면(222c)에 접하도록 배치된 제2 우측 반사부(226)을 더 포함할 수도 있다.

상기 제1 우측 반사부(224)는 상기 제1 우측 반사면(222b)에 접하도록 배치되어 상기 제1 우측 반사면(222b)에서 전반사되지 못하고 외부로 출사되는 광을 반사시켜 내부로 재입사시킬 수 있고, 상기 제2 우측 반사부(226)는 상기 제2 우측 반사면(222c)에 접하도록 배치되어 상기 제2 우측 반사면(222c)에서 전반사되지 못하고 외부로 출사되는 광을 반사시켜 내부로 재입사시킬 수 있다.

이와 같이, 상기 좌측 광경로 변경부(120)가 상기 제1 및 제2 좌측 반사부들(124, 126)을 더 구비하고, 상기 우측 광경로 변경부(220)가 상기 제1 및 제2 우측 반사부들(224, 226)을 더 구비할 경우, 상기 좌측 및 우측 프리즘들(122, 222) 각각의 두 반사면들에서 전반사 효율이 높이 않아 일부의 광이 외부로 유출되는 것을 완전히 차단시킬 수 있다.

한편, 상기 제1 및 제2 좌측 반사부들(124, 126)과 상기 제1 및 제2 우측 반사부들(224, 226)은 각 반사면에 형성된 은 코팅층이거나 은 코팅층을 갖는 반사 거울일 수 있다.

도 6은 도 4의 3차원 광학 장치 중 좌측 또는 우측 오목 렌즈 및 좌측 또는 우측 볼록 렌즈를 도시한 사시도이다.

도 6을 참조하면, 상기 좌측 오목 렌즈(110) 및 상기 우측 오목 렌즈(210) 각각은 촬영 영상의 세로 방향을 길이 방향으로 하는 실린더리컬(cylindrical) 타입의 오목 렌즈일 수 있다.

또한, 상기 좌측 볼록 렌즈(130) 및 상기 우측 볼록 렌즈(310) 각각도 촬영 영상의 세로 방향을 길이 방향으로 하는 실린더리컬(cylindrical) 타입의 볼록 렌즈일 수 있다. 이때, 상기 좌측 볼록 렌즈(130) 및 상기 우측 볼록 렌즈(310) 각각은 상기 좌측 오목 렌즈(110) 및 상기 우측 오목 렌즈(210) 각각보다 좁은 폭을 갖는 볼록 렌즈일 수 있다.

한편, 상기 좌측 오목 렌즈(110) 및 상기 좌측 볼록 렌즈(130) 사이와, 상기 우측 오목 렌즈(210) 및 상기 우측 볼록 렌즈(230) 사이는 하나의 무초점 광학계를 구성할 수 있다. 즉, 상기 좌측 오목 렌즈(110) 또는 상기 우측 오목 렌즈(210)을 지나 상기 좌측 볼록 렌즈(130) 또는 상기 우측 볼록 렌즈(230)을 통과한 광은 하나의 초점에 모이지 않고 진행될 수 있다.

도 7은 도 4의 3차원 광학 장치 중 좌측 프리즘의 반사면들 및 우측 프리즘의 반사면들 각각이 서로 동일한 각도로 경사진 상태를 나타낸 도면이다.

도 4를 도 7과 비교하면서 참조하면, 상기 제1 좌측 반사면(122b)은 상기 수직 중심선(C)의 좌측으로 이격되어 상기 수직 중심선(C)에 대해 반시계 방향으로 제1 각도로 경사지게 형성될 수 있고, 상기 제2 좌측 반사면(122c)은 상기 제1 좌측 반사면(122b) 및 상기 수직 중심선(C) 사이에 배치되어 상기 수직 중심선(C)에 대해 반시계 방향으로 상기 제1 각도보다 큰 제2 각도로 경사지게 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 각도는 약 44도 ~ 약 46도 사이의 범위를 가질 수 있고, 상기 제2 각도는 약 53도 ~ 약 55도 사이의 범위를 가질 수 있다.

또한, 상기 제1 우측 반사면(222b)은 상기 수직 중심선(C)의 우측으로 이격되어 상기 수직 중심선(C)에 대해 시계 방향으로 상기 제1 각도로 경사지게 형성될 수 있고, 상기 제2 우측 반사면(222c)은 상기 제1 우측 반사면(222b) 및 상기 수직 중심선(C) 사이에 배치되어 상기 수직 중심선(C)에 대해 시계 방향으로 상기 제2 각도로 경사지게 형성될 수 있다.

본 실시예에서, 상기 좌측 입사면(122a) 및 상기 우측 입사면(222a)는 상기 수직 중심선(C)을 중심으로 대칭되게 배치되고, 상기 수직 중심선(C)에 대하여 90도에 약간 못미치는 각도로 경사지게 형성될 수 있다. 또한, 상기 좌측 출사면(122d) 및 상기 우측 입사면(222d)는 상기 수직 중심선(C)을 중심으로 대칭되게 배치되고, 상기 수직 중심선(C)에 대하여 90도를 조금 넘는 각도로 경사지게 형성될 수 있다.

본 실시예에서, 상기 좌측 오목 렌즈(110) 및 상기 우측 오목 렌즈(210) 각각은 상기 좌측 입사면(122a) 및 상기 우측 입사면(222a) 각각과 평행하도록 상기 수직 중심선(C)에 대하여 90도에 약간 못미치는 각도로 경사지게 형성될 수 있다.

한편, 도 4와 다르게, 도 7에 도시된 좌측 프리즘(128) 및 우측 프리즘(228)은 서로 마주보는 각 면들이 서로 평행하게 형성되어 있다. 즉, 제1 좌측 반사면(128b) 및 제2 좌측 반사면(128c)은 서로 평행하게 배치되어 있고, 좌측 입사면(128a) 및 좌측 출사면(128d)도 서로 평행하게 배치되어 있다. 또한, 제1 우측 반사면(228b) 및 제2 우측 반사면(228c)은 서로 평행하게 배치되어 있고, 우측 입사면(228a) 및 우측 출사면(228d)도 서로 평행하게 배치되어 있다. 이때, 볼록 렌즈(140)는 하나만 구비되어 광을 출사시킬 수 있다.

그러나, 도 7에서와 같은 프리즘 구조를 채용할 경우, 좌측 영상을 촬영할 수 있는 좌측 시야각 및 우측 영상을 촬영할 수 있는 우측 시야각이 도 4에서와 같은 프리즘 구조에 비해 좁아지는 단점을 갖고 있다.

이와 같이, 상기 제2 좌측 반사면(122c)이 상기 제1 좌측 반사면(122b)보다 상기 수직 중심선(C)에 대해 반시계 방향으로 더 큰 각도로 경사지게 형성되고, 상기 제2 우측 반사면(222c)이 상기 제1 우측 반사면(222b)보다 상기 수직 중심선(C)에 대해 시계 방향으로 더 큰 각도로 경사지게 형성됨에 따라, 도 7과 같은 프리즘 구조에 비해 좌측 및 우측 시야각들이 보다 증가될 수 있고, 그로 인해 상기 영상 촬영 장치(300)는 보다 넓은 가로폭을 갖는 3차원 영상을 촬영할 수 있다.

도 8은 도 4의 3차원 광학 장치를 이용하여 영상 촬영 장치에서 촬영된 좌측 영상 및 우측 영상을 나타낸 도면이다.

도 8을 참조하면, 상기 3차원 광학 장치를 이용하여 상기 영상 촬영 장치(300)에서 촬영된 좌측 영상 및 우측 영상 각각은 도 2에서의 원본 영상과 비교할 때 상기 원본 영상의 가로폭을 예를 들어, 2배 압축시킨 영상일 수 있다. 즉, 상기 좌측 영상 및 상기 우측 영상 각각은 세로폭은 그대로 유지하지만 가로폭을 압축시킨 영상일 수 있다.

따라서, 이후 프로세싱 과정에서, 가로폭이 압축된 상기 좌측 영상 및 상기 우측 영상 각각을 원래대로 확장시킬 경우, 도 2의 원본 영상과 유사한 3차원 영상을 형성할 수 있다. 즉, 본 실시예에 의한 3차원 광학 장치를 이용하여 3차원 영상을 촬영할 경우, 종래에 비해 보다 넓은 가로폭을 갖는 3차원 영상을 촬영할 수 있다.

앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100 : 좌측 광학계 110 : 좌측 오목 렌즈
120 : 좌측 광경로 변경부 122 : 좌측 프리즘
122a : 좌측 입사면 122b : 제1 좌측 반사면
122c : 제2 좌측 반사면 122d : 좌측 출사면
124 : 제1 좌측 반사부 126 : 제2 좌측 반사부
130 : 좌측 볼록 렌즈 C : 수직 중심선
200 : 우측 광학계 210 : 우측 오목 렌즈
220 : 우측 광경로 변경부 222 : 우측 프리즘
222a : 우측 입사면 222b : 제1 우측 반사면
222c : 제2 우측 반사면 222d : 우측 출사면
224 : 제1 우측 반사부 226 : 제2 우측 반사부
230 : 좌측 볼록 렌즈 300 : 영상 촬영 장치
310 : 카메라 렌즈 320 : 이미지 센서

Claims (4)

1. 사람의 좌안을 통해 보여지는 영상과 대응되는 좌측 영상이 영상 촬영 장치에서 촬영되도록, 외부에서 인가되는 제1 광을 상기 영상 촬영 장치로 제공하는 좌측 광학계; 및
   사람의 우안을 통해 보여지는 영상과 대응되는 우측 영상이 상기 영상 촬영 장치에서 촬영되도록, 외부에서 인가되는 제2 광을 상기 영상 촬영 장치로 제공하는 우측 광학계를 포함하고,
   상기 좌측 광학계는
   상기 제1 광을 인가받아 굴절시켜 출사시키는 실린더리컬(cylindrical) 타입의 좌측 오목 렌즈;
   상기 좌측 오목 렌즈에서 출사된 상기 제1 광을 적어도 두 번 반사시켜 출사하는 좌측 광경로 변경부; 및
   상기 좌측 광경로 변경부에서 출사된 상기 제1 광을 인가받아 굴절시켜 상기 영상 촬영 장치로 출사시키는 실린더리컬(cylindrical) 타입의 좌측 볼록 렌즈를 포함하고,
   상기 우측 광학계는
   상기 제2 광을 인가받아 굴절시켜 출사시키는 실린더리컬(cylindrical) 타입의 우측 오목 렌즈;
   상기 우측 오목 렌즈에서 출사된 상기 제2 광을 적어도 두 번 반사시켜 출사하는 우측 광경로 변경부; 및
   상기 우측 광경로 변경부에서 출사된 상기 제2 광을 인가받아 굴절시켜 상기 영상 촬영 장치로 출사시키는 실린더리컬(cylindrical) 타입의 우측 볼록 렌즈를 포함하고,
   상기 좌측 광경로 변경부는
   상기 좌측 오목 렌즈에서 출사된 상기 제1 광을 입사받는 좌측 입사면, 상기 좌측 입사면을 통과한 상기 제1 광을 반사시키는 제1 좌측 반사면, 상기 제1 좌측 반사면에서 반사된 상기 제1 광을 다시 반사시키는 제2 좌측 반사면, 및 상기 제2 좌측 반사면에서 반사된 제1 광을 상기 좌측 볼록 렌즈를 향하여 출사시키는 좌측 출사면을 갖는 좌측 프리즘을 포함하고,
   상기 우측 광경로 변경부는
   상기 우측 오목 렌즈에서 출사된 상기 제2 광을 입사받는 우측 입사면, 상기 우측 입사면을 통과한 상기 제2 광을 반사시키는 제1 우측 반사면, 상기 제1 우측 반사면에서 반사된 상기 제2 광을 다시 반사시키는 제2 우측 반사면, 및 상기 제2 우측 반사면에서 반사된 제2 광을 상기 우측 볼록 렌즈를 향하여 출사시키는 우측 출사면을 갖는 우측 프리즘을 포함하고,
   상기 영상 촬영 장치의 이미지 센서에 대하여 수직하게 가상의 수직 중심선이 형성된다고 할 때, 상기 좌측 프리즘은 상기 수직 중심선의 좌측에 배치되고, 상기 우측 프리즘은 상기 수직 중심선의 우측에 배치되고,
   상기 제1 좌측 반사면은 상기 수직 중심선의 좌측으로 이격되어 상기 수직 중심선에 대해 반시계 방향으로 제1 각도로 경사지게 형성되고, 상기 제2 좌측 반사면은 상기 제1 좌측 반사면 및 상기 수직 중심선 사이에 배치되어, 상기 수직 중심선에 대해 반시계 방향으로 상기 제1 각도보다 큰 제2 각도로 경사지게 형성되며, 상기 좌측 입사면은 상기 제1 좌측 반사면의 일단과 상기 제2 좌측 반사면의 일단 사이를 연결하고, 상기 좌측 출사면은 상기 제1 좌측 반사면의 타단과 상기 제2 좌측 반사면의 타단 사이를 연결하며,
   상기 제1 우측 반사면은 상기 수직 중심선의 우측으로 이격되어 상기 수직 중심선에 대해 시계 방향으로 상기 제1 각도로 경사지게 형성되고, 상기 제2 우측 반사면은 상기 제1 우측 반사면 및 상기 수직 중심선 사이에 배치되어, 상기 수직 중심선에 대해 시계 방향으로 상기 제2 각도로 경사지게 형성되고, 상기 우측 입사면은 상기 제1 우측 반사면의 일단과 상기 제2 우측 반사면의 일단 사이를 연결하고, 상기 우측 출사면은 상기 제1 우측 반사면의 타단과 상기 제2 우측 반사면의 타단 사이를 연결하며,
   상기 좌측 오목 렌즈는 상기 좌측 입사면과 마주하는 면이 오목하게 들어가고 반대면이 평평한 형상을 갖고, 상기 좌측 볼록 렌즈는 상기 좌측 출사면과 마주하는 면이 평평하고 반대면이 볼록하게 튀어나온 형상을 가지며,
   상기 좌측 오목 렌즈의 중심을 수직하게 진행하는 광이 상기 좌측 입사면을 통해 입사된 후 상기 제1 및 제2 좌측 반사면들에서 연속하여 반사되어 상기 좌측 출사면을 통해 출사되고, 이후 상기 좌측 볼록 렌즈에 수직하게 입사되도록, 상기 좌측 오목 렌즈 및 상기 좌측 볼록 렌즈가 하나의 무초점 광학계를 구성하고,
   상기 우측 오목 렌즈의 중심을 수직하게 진행하는 광이 상기 우측 입사면을 통해 입사된 후 상기 제1 및 제2 우측 반사면들에서 연속하여 반사되어 상기 우측 출사면을 통해 출사되고, 이후 상기 우측 볼록 렌즈에 수직하게 입사되도록, 상기 좌측 오목 렌즈 및 상기 좌측 볼록 렌즈가 하나의 무초점 광학계를 구성하는 것을 특징으로 하는 3차원 광학 장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 좌측 광경로 변경부는
   상기 제1 좌측 반사면에 접하도록 배치되어, 상기 제1 좌측 반사면에서 전반사되지 못하고 외부로 출사되는 광을 반사시켜 내부로 재입사시키는 제1 좌측 반사부; 및
   상기 제2 좌측 반사면에 접하도록 배치되어, 상기 제2 좌측 반사면에서 전반사되지 못하고 외부로 출사되는 광을 반사시켜 내부로 재입사시키는 제2 좌측 반사부를 더 포함하고,
   상기 우측 광경로 변경부는
   상기 제1 우측 반사면에 접하도록 배치되어, 상기 제1 우측 반사면에서 전반사되지 못하고 외부로 출사되는 광을 반사시켜 내부로 재입사시키는 제1 우측 반사부; 및
   상기 제2 우측 반사면에 접하도록 배치되어, 상기 제2 우측 반사면에서 전반사되지 못하고 외부로 출사되는 광을 반사시켜 내부로 재입사시키는 제2 우측 반사부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 광학 장치.

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