KR20010069449A - 파노라마 촬영용 섹터렌즈 및 그 배치 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 일정각도의 제한된 영역을 촬영하는 섹터렌즈를 다수 배치하여 파노라마 촬영이 가능하도록 하는 것으로, 특히, 360도 각도의 전 방위 촬영이 가능하도록 하는 섹터렌즈Ⅱ와 섹터렌즈Ⅲ의 조합 배치 방법에 관한 것이며, 피 촬영물체의 초점이 상기 렌즈의 대물렌즈 뒤에 형성되는 입사구경과, 대물렌즈가 입사구경을 통하여 촬영하는 영상 입사선에 일치하는 것으로, 렌즈를 보호하고 외부 빛을 차단하는 다수의 경계면과, 경계면에 형성되어 연속적으로 결합될 수 있는, 다수의 체결홈과 돌기편 또는 자력 접속체로 이루어지는 결합수단이 포함되는 특징과, 섹터렌즈Ⅱ를 수평으로 360도 분할 갯수만큼 배열하고 밑 부분에 섹터렌즈Ⅲ를 섹터렌즈Ⅱ의 갯수 만큼 나란히 부착하거나 또는 섹터렌즈Ⅲ를 360도 분할 갯수만큼 배열하고 밑 부분에 그 갯수만큼 섹터렌즈Ⅲ를 추가로 부착하여 카메라가 보고자 하는 모든 영역을 기계적 움직임 없이, 고해상도로 실시간으로 볼 수 있는 것이 가장 큰 특징이며, 또한 종래의 섹터렌즈로 조합 구성된 파노라마 360도 영상과 비교하여 상하 편차를 없도록 하고, 섹터렌즈Ⅰ을 사용하지 않는 간단한 구조로 구성되는 것이 특징이라 할 수 있다.

Description

파노라마 촬영용 섹터렌즈 및 그 배치 방법{A DEVICE AND A ARRANGEMENT METHOD OF SECTOR LENS FOR PANORAMA IMAGE}

본 발명은 기계적으로 정밀하게 움직여야 하는 팬/틸트부를 사용하지 않고 노무빙(No-moving) 상태로, 360도 가시범위의 파노라마 영상을 실시간으로 동시 촬영하면서, 복수의 렌즈 및 CCD를 사용하여 집중감시시 해상도를 높일 수 있고, 피사체의 영상을 직접 촬영함으로써 일그러짐 없이 촬영할 수 있는 파노라마 촬영용 섹터렌즈 및 그 배치 방법에 관한 것이다.

종래 기술은 도1과 같은 형태의 영상입사선이 렌즈의 외부에 형성되는 원리를 가진 섹터렌즈Ⅰ을 제 1열과 제 2열에 서로 엇갈리게 배치하여 360°의 영상을 보는 방법이 있었다. 그러나 이러한 방법은 1열과 2열의 섹터렌즈 군이 겹쳐지지 않도록 하기 위하여 배치하였기 때문에 조합과정에서 불가부득이 상하편차가 생기는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 섹터렌즈Ⅰ(1)과 섹터렌즈Ⅱ(2)를 조합한 종래 기술에 의한 구성을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

기존의 섹터렌즈Ⅱ를 기본열로 360°배열하고 밑에 부분 또는 위의 부분을 추가로 보기 위하여 섹터렌즈Ⅱ를 기준열의 섹터렌즈Ⅱ를 기준열의 밑에 또는 위에 추가로 배열하여 만든다. 이때 섹터렌즈는 한 칸 건너서 설치하여야 한다.(위 또는 밑 부분은 시각 범위가 일정한 비율로 줄어드는 현상 때문) 위 또는 밑의 추가 배치되는 곳의 빈칸은 기준열을 중심으로 반대편에 섹터렌즈Ⅰ(1)을 이용하여 촬영한다. 도3 은 상기 방법의 일 실시예로서 섹터렌즈Ⅰ(1)과 섹터렌즈Ⅱ(2)를 조합한 파노라마 영상 촬영장치의 수직 단면도로서 섹터렌즈Ⅱ(2)를 기준열에 설치하고 기 준열을 중심으로 하단에 한 칸 건너씩 섹터렌즈Ⅱ(2)를 배치하여 하위열의 섹터렌즈Ⅱ 가시범위(5)를 감시하고 기준열을 중심으로 그 상위열에 섹터렌즈Ⅰ(1)을 배치하여 섹터렌즈Ⅰ의 가시범위(4)를 감시하게 되어 기준열을 중심으로 하위열을 360도 감시할 수 있게 된다.

그러나, 상기와 같은 방법은 섹터렌즈Ⅰ(1)과 섹터렌즈Ⅱ(2)를 기준열을 중심으로 상위열과 하위열을 서로 다른 원리에 의해 제작되어지는 섹터렌즈Ⅰ(1)과섹터렌즈Ⅱ(2)로 구성하여야 하기 때문에 복잡하며, 매우 정밀하게 제작되어야하고, 영상 촬영장치의 부피가 커지기 때문에, 설치가 매우 어렵다. 또한, 상위열과 하위열의 추가가 어려워 수직의 촬영범위의 한계가 생기는 단점이 있다.

본 발명의 목적은 상기에 설명한 섹터렌즈Ⅰ(1)만으로 구성되었을 때 생기는 상하편차를 없앰과 동시에 섹터렌즈Ⅰ(1)과 섹터렌즈Ⅱ(2)를 조합하였을 때 보다 영상 촬영장치의 부피를 줄이며, 섹터렌즈 제작과 설치에 용이하며, 더 넓은 수직의 촬영범위를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 안출한 본 발명은 섹터렌즈Ⅱ와 섹터렌즈Ⅲ를 조합하여 배치하거나, 섹터렌즈Ⅲ(3)만으로 조합 배치하여 더 넓은 범위의 수직 촬영범위를 제공함과 동시에 간단하며, 제작과 설치가 용이한 360도 파노라마 영상 촬영장치를 제공한다.

도1 은 종래 기술의 일 실시예에 의한 섹터렌즈Ⅰ의 사시도

도2 는 종래 기술의 일 실시예에 의한 360도 파노라마 촬영용 섹터렌즈Ⅰ의 사용 상태도

도3 은 종래 기술의 일 실시예에 의한 섹터렌즈Ⅰ과 섹터렌즈Ⅱ를 조합한 파노라마 영상 촬영장치의 수직 단면도

도4 는 종래기술의 일 실시예에 의한 섹터렌즈Ⅱ의 사시도

도5 는 본 발명의 섹터렌즈Ⅲ의 외형도

도6 은 본 발명의 섹터렌즈Ⅲ의 정면도

도7 은 본 발명의 섹터렌즈Ⅲ의 수직 단면도

도8 은 본 발명의 일 실시 예로서 수평면상의 파노라마 영상 촬영을 위한 섹터렌즈Ⅱ의 배치실시도

도9 는 본 발명의 일 실시 예로서 수평면상의 파노라마 영상 촬영을 위한 섹터렌즈Ⅱ의 수직 단면도

도10 은 본 발명의 일 실시 예로서 수평면상의 파노라마 영상 촬영을 위한 섹터렌즈Ⅱ의 모니터에 나타난 파노라마 영상

도11 은 본 발명의 일 실시 예로서 하위열의 파노라마 360도 영상 촬영을 위한 섹터렌즈Ⅲ의 배치실시도

도12 는 본 발명의 일 실시 예로서 하위열의 파노라마 360도 영상 촬영을 위한 섹터렌즈Ⅲ의 수직 단면도

도13 은 본 발명의 일 실시 예로서 하위열의 파노라마 360도 영상 촬영을 위한 섹터렌즈Ⅲ의 모니터에 나타난 파노라마 영상

도14 은 본 발명의 일 실시 예로서 기준열과 하위열의 파노라마 360도 영상 촬영을 위해 조합한 섹터렌즈Ⅱ와 섹터렌즈Ⅲ의 배치실시도

도15 는 본 발명의 일 실시 예로서 기준열과 하위열의 파노라마 360도 영상 촬영을 위해 조합한 섹터렌즈Ⅱ와 섹터렌즈Ⅲ의 수직 단면도

도16 은 본 발명의 일 실시 예로서 기준열과 하위열의 파노라마 360도 영상 촬영을 위해 조합한 섹터렌즈Ⅱ와 섹터렌즈Ⅲ의 모니터에 나타난 파노라마 영상

도17 은 본 발명의 또 다른 실시 예로서 기준이 되는 수평기준선과 섹터렌즈Ⅲ의 영상 입사선이 일치되도록 섹터렌즈Ⅲ를 360도 설치한 배치실시도

도18 은 본 발명의 또 다른 실시 예로서 기준이 되는 수평기준선과 섹터렌즈Ⅲ의 영상 입사선이 일치되도록 섹터렌즈Ⅲ를 360도 설치한 수직단면도

도19 는 본 발명의 또 다른 실시 예로서 기준이 되는 수평기준선과 섹터렌즈Ⅲ의 영상 입사선이 일치되도록 섹터렌즈Ⅲ를 360도 설치했을 때 모니터에 나타난 파노라마 영상

도20 은 본 발명의 또 다른 실시 예로서 기준이 되는 수평기준선과 섹터렌즈Ⅲ의 영상 입사선이 일치되도록 섹터렌즈Ⅲ를 설치 후 밑 부분에 섹터렌즈Ⅲ를 추가로 설치한 수직단면도

도21 은 본 발명의 또 다른 실시 예로서 기준이 되는 수평기준선과 섹터렌즈Ⅲ의 영상 입사선이 일치되도록 섹터렌즈Ⅲ를 설치 후 밑 부분에 섹터렌즈Ⅲ를 추가로 설치한 후에 모니터에 나타난 파노라마 영상

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 섹터렌즈Ⅰ 2 : 섹터렌즈Ⅱ

3 : 섹터렌즈Ⅲ 4 : 섹터렌즈Ⅰ의 가시범위

5 : 섹터렌즈Ⅱ의 가시범위 6 : 섹터렌즈Ⅲ의 가시범위

10 : 수평기준선 20: 섹터렌즈Ⅲ의 잘려진 영상

30 : 섹터렌즈Ⅱ에 의해 나타내어지는 모니터 영상

40 : 섹터렌즈Ⅱ에 의해 나타내어지는 모니터 영상

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명기술에 의한 파노라마 촬영용 섹터렌즈Ⅲ 및 그 배치방법에 대하여 설명한다.

섹터렌즈Ⅲ는 지구본과 같은 구면체를 평면상에 전개하였을 때 아랫부분 또는 윗부분으로 갈수록 좁아지는 현상 때문에 기준열 밑부분에 설치하게 되는 섹터렌즈Ⅲ는 도5 와 같이 아랫부분으로 갈수록 좁아지는 형태의 렌즈가 된다. 또한, 더 넓은 수직부분을 보기 위해서 추가로 섹터렌즈Ⅲ를 추가로 설치할때 밑 부분에 위치하는 섹터렌즈Ⅲ는 아랫부분이 일정비율로 점점 좁아진다.

상기와 같은 이유 때문에 섹터렌즈Ⅲ는 영상 입사선을 기준선으로 최초렌즈를 도6과 같은 모양으로 잘라낸다.

이때 피사체의 화상이 영상 입사선을 거쳐 최초렌즈에 도달하면 렌즈의 광선로는 안쪽으로 약간 굴절되어 최초렌즈와 섹터렌즈Ⅲ의 외부함체가 결속할 수 있는 공간이 확보 된다.

두 번째, 세 번째 렌즈를 거쳐 CCD Sensor의 감지면판에 잘려진 대물렌즈의 광선로가 도달되면 피사체의 영상신호가 CCD Sensor PIN, Connector, Cable(20)을 거쳐서 다판식 카메라 본체에 도달하면 다른 CCD Sensor에서 입력된 영상들과 같이 이미지 프로세싱 되어서 순차적으로, 영상출력 콘넥터를 통하여 컴퓨터로 전송되어진다.

일 실시 예로 섹터렌즈Ⅱ(2)를 도8 과 같이 입사구경을 중심으로 수평입사각에 따라 360도를 여러각도로 분할하여 기준열로 배치한다.

도9 는 기준열에 설치되는 섹터렌즈Ⅱ의 수직단면도로서 섹터렌즈Ⅱ의 가시범위(5)는 수평기준선(10)을 중심으로 잘려지는 현상없이 도10 과 같이 360도의 파노라마 영상을 볼 수 있다.

상기 단계 후 기준열의 하위열에 섹터렌즈Ⅲ를 도11 과 같이 배열한다.

도12 는 하위열에 설치되는 섹터렌즈Ⅲ의 수직단면도로서, 이때, 하위열에 설치 되는 섹터렌즈Ⅲ는 상기에서 언급한 이유에 의해서 밑 부분이 줄어드는 형태의 모양을 가지게 된다. 그러므로 도13 과 같이 섹터렌즈Ⅲ의 가시범위(6)는 섹터렌즈Ⅲ의 잘려진 영상(20)이 생기게 된다.

섹터렌즈Ⅱ와 섹터렌즈Ⅲ를 사용하여 도14 와 같이 구성하여 파노라마 영상시스템을 구성하게 된다.

도15 는 상기와 같은 방법에 의해 구성되어진 파노라마 영상시스템의 수직단면도로서 섹터렌즈Ⅱ의 가시범위(5)와 섹터렌즈Ⅲ의 가시범위(6)에 의해 촬영되어진 영상은 도16 과 같이 나타내어진다.

상기와 같이 섹터렌즈Ⅱ(2)와 섹터렌즈Ⅲ를 병행하여 사용하는 구성은 실내에 사용하기에 적합하며, 실외의 높은 곳에 설치하여 더 넓은 범위를 감시하기 위해서는 부적합하다.

이하는 섹터렌즈Ⅱ(2)와 섹터렌즈Ⅲ(3)를 조합하여 구성하는 파노라마 영상시스템의 또 다른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도17 은 기준이 되는 수평기준선(10)과 섹터렌즈Ⅲ의 영상 입사선이 일치되도록 섹터렌즈Ⅲ를 360도 설치한다.

도18 은 상기와 같은 방법으로 설치한 섹터렌즈Ⅲ의 수직단면도로서 상기 기술한 섹터렌즈Ⅲ(3)의 특성에 의하여 도19와 같이 섹터렌즈Ⅲ의 잘려진 영상(20)이 나타나게 된다.

도20 은 더 넓은 수직 감시구역을 가지기 위하여 상기 단계 후 밑 부분에 다시 섹터렌즈Ⅲ(3)를 설치한 수직단면도로서 이때, 섹터렌즈Ⅲ(3)만의 조합으로 이루어진 영상은 도21 과 같이 모니터 상에 나타나게 된다.

본 발명 기술의 구성에 의한 파노라마 촬영용 섹터렌즈 배치 방법은, 기계적인 구동부를 사용하지 않으면서도, 360도 전 방위 영역의 피사체를 실시간(Real Time)으로 동영상 파노라마 촬영 또는 인식 할 수 있는 효과가 있다.

또한, 화상신호의 디지털 처리 기술에 의하여 촬영된 피사체의 특정 부위를 높은 해상도로 확대함으로써, 정밀하게 집중 확인 또는 감시 할 수 있는 산업적 또는 공업적 이용효과가 있으며,

또한, 고가의 기계적 구동부 및 해당 제어장치를 사용하지 않으므로, 가격이 싸고, 유지보수 비용이 저렴하며, 숙달되지 않은 운용자라 할지라도, 360도의 전방 위의 피사체를 용이하게 파노라마 촬영 또는 인식할 수 있는 효과가 있다.

또한, 기존의 360도 전 방위를 감시하는 섹터렌즈의 문제점이었던 상하편차 없이 감시가 가능하며, 같은 원리의 섹테렌즈Ⅱ와 섹터렌즈Ⅲ만을 사용하여 구성되어지기 때문에 설치가 용이하고 제품을 소형화, 간편화 할 수 있으며, 기존 Pan/Tilt/Zoom lens를 이용한 시스템을 완전 대체 할 수 있다.

Claims (4)

1. 구면체를 평면에 전개하였을 때 중심선을 기준으로 일정비율로 점점 좁아지는 현상에 의해 가장 바깥부분의 렌즈가 잘라내어지고, 다수의 오목 볼록렌즈 중심을 일직선선상에 정렬하고, 촬상소자(CCD)로 영상을 촬영하는 렌즈에 있어서,

   가장 바깥쪽 대물 렌즈를 통과하는 영상입사선을 기준으로 하여 상기 대물렌즈를 상하좌우 절단된 구성으로 형성시키되, 광선로를 투과하여 가시범위를 형성하는 영상입사선의 광선로가 CCD Sensor의 감지면판의 범위와 일치되며, 영상입사선의 연장선이 CCD Sensor의 모든 부분을 포함하도록 형성시킨 섹터렌즈Ⅲ로 구성되는 것을 특징으로 하는 파노라마 촬영용 섹터렌즈.
2. 제1 항에 있어서,

   상기 다수 렌즈를 고정 및 보호하고 유입되는 외부빛을 차단하는 제1,2 경계면과,

   상기 경계면에 형성되어 체결이 연속적으로 결합될 수 있도록 하는 다수의 체결홈과 돌기편 또는 자력 접속체로 이루어지는 결합수단이 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 파노라마 촬영용 섹터렌즈.
3. 입사구경이 대물렌즈의 뒤에 형성되게 섹터 렌즈Ⅱ를 조합하는 1단계,

   상기 섹터 렌즈Ⅱ의 입사구경에 의한 수직 및 수평입사각으로 360도를 여러각도로 분할하는 2단계,

   2단계 후 분할된 여러 각도마다, 상기 섹터 렌즈Ⅱ를 평면상에서 해당 개수만큼 수평으로 연속 배열 고정하는 3단계,

   상기 3단계 후 밑에 부분 또는 위의 부분을 추가로 보기 위하여 상기 수평 배열된(기본열) 밑 부분(하위열) 또는 윗 부분(상위열)에 섹터렌즈Ⅱ의 개수만큼 섹터렌즈Ⅲ를 부착하는 4단계로 되어 있는 것을 특징으로 하는 파노라마 촬영용 섹터렌즈 배치 방법.
4. 제 1항에 의해서 만들어진 섹터렌즈Ⅲ를 수평입사각으로 360도를 여러각도로 분할하는 1단계,

   1단계 후 분할된 여러 각도마다, 상기 섹터 렌즈Ⅲ를 해당 개수만큼 수평으로 연속 배열 고정하는 2단계,

   상기 2단계 후 밑에 부분 또는 위의 부분을 추가로 보기 위하여 상기 2단계에 의해 배열된 섹터렌즈Ⅲ의 밑 부분 또는 위 부분에 다시 섹터렌즈Ⅲ를 1단계 분할된 개수만큼 부착하는 3단계로 되어 있는 것을 특징으로 하는 파노라마 촬영용 섹터렌즈 배치 방법.