KR200219376Y1 - Dual lens stereo camera - Google Patents
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Abstract
본 고안은 초점거리가 다른 두 쌍의 렌즈를 사용하여 상하로 이동할 수 있도록 함으로써 입체영상을 획득하는 스테레오 카메라에 관한 것이다.The present invention relates to a stereo camera for acquiring a stereoscopic image by allowing two pairs of lenses having different focal lengths to move up and down.
본 고안에 의한 듀얼 렌즈 스테레오 카메라는 좌,우 카메라의 렌즈와 영상센서를 각각 분리하여 나란히 고정시키고, 렌즈와 영상센서 사이의 간격 및 좌,우 영상센서 사이의 간격을 조절할 수 있도록 모터를 장착하여 초점 및 주시각 제어 기능을 갖는 스테레오 카메라; 상기 스테레오 카메라의 렌즈와 영상센서 사이의 간격 및 좌,우 영상센서 사이의 간격을 조절하여 초점 및 주시각을 제어하는 스테레오 카메라 제어부; 상기 초점 및 주시각을 제어하는 명령을 상기 스테레오 카메라 제어부에 전송하며, 상기 스테레오 카메라의 출력신호를 처리하여 디스플레이 장치로 보내는 원격제어부; 및 상기 스테레오 카메라 제어부와 상기 원격제어부간에 데이터를 전송하는 직렬통신포트를 포함함을 특징으로 한다.The dual lens stereo camera according to the present invention separates the lens of the left and right cameras and the image sensor and fixes them side by side, and is equipped with a motor to adjust the distance between the lens and the image sensor and the distance between the left and right image sensors. A stereo camera having focus and viewing angle control functions; A stereo camera controller configured to control a focus and a viewing angle by adjusting a gap between a lens of the stereo camera and an image sensor and a gap between left and right image sensors; A remote control unit which transmits a command for controlling the focus and the viewing angle to the stereo camera controller, and processes an output signal of the stereo camera to a display device; And a serial communication port for transmitting data between the stereo camera controller and the remote controller.
본 고안에 의하면, 초점거리가 다른 두 쌍의 렌즈를 사용하여 상하로 이동할 수 있도록 함으로써 2배 줌 렌즈를 가진 3차원 영상 획득 장치와 같은 효과를 갖는다.According to the present invention, it is possible to move up and down using two pairs of lenses having different focal lengths, thereby having the same effect as a three-dimensional image acquisition device having a 2x zoom lens.
Description
본 고안은 광학장치에 관한 것으로, 특히 초점거리가 다른 두 쌍의 렌즈를 사용하여 상하로 이동할 수 있도록 함으로써 입체영상을 획득하는 스테레오 카메라에 관한 것이다.The present invention relates to an optical device, and more particularly, to a stereo camera for acquiring a stereoscopic image by allowing two pairs of lenses having different focal lengths to move up and down.
종래의 스테레오 카메라는 초점제어와 주시각 제어가 각각 독립적으로 수행되며, 줌기능이 첨가된 스테레오 카메라는 부피가 대단히 큰 것 뿐이다. 따라서 자연스럽고 선명한 입체영상을 획득하기 위해서는 조작이 대단히 어려워지는 단점이 있다.In the conventional stereo camera, the focus control and the vergence control are independently performed, and the stereo camera to which the zoom function is added is only very bulky. Therefore, there is a disadvantage that the operation is very difficult to obtain a natural and clear three-dimensional image.
또한, 줌기능을 가진 스테레오 카메라는 좌, 우 각각의 카메라에 줌 렌즈를 부착하여 사용함으로써 각각을 제어하는 방식과 3가지의 초점거리를 설정하여 원판위에 3쌍의 렌즈를 고정시키고 원판을 회전시켜 줌기능을 갖게하는 방법을 사용하고 있다.In addition, a stereo camera with a zoom function can be used by attaching a zoom lens to each of the left and right cameras to control each of them and set three focal lengths to fix three pairs of lenses on the disc and rotate the disc. I'm using a zooming method.
전자의 경우, 사람이 좌,우 렌즈를 각각 제어해야 하기 때문에 맺히는 관심물체의 상의 크기를 정밀하게 일치시키는 것이 어렵다. 후자의 경우, 원하는 초점거리를 가진 렌즈 선택시 정확도 및 부피가 카지는 단점이 있다.In the former case, it is difficult to precisely match the size of the image of the object of interest because a person must control the left and right lenses respectively. In the latter case, the accuracy and bulkiness of selecting a lens having a desired focal length is disadvantageous.
본 고안이 이루고자하는 기술적 과제는 초점거리가 다른 두 쌍의 렌즈를 사용하여 상하로 이동할 수 있도록 함으로써 입체영상을 획득하는 듀얼 렌즈 스테레오 카메라를 제공함에 있다.An object of the present invention is to provide a dual lens stereo camera for acquiring stereoscopic images by allowing two pairs of lenses having different focal lengths to move up and down.
도 1은 초점과 주시각을 동시에 조절할 수 있는 수평이동축 입체카메라의 기하학적 구조를 도시한 것이다.Figure 1 shows the geometry of a horizontal moving axis stereoscopic camera that can adjust the focus and the viewing angle at the same time.
도 2는 렌즈의 기하학적 표현을 도시한 것이다.2 shows a geometric representation of a lens.
도 3은 본 고안에 의한 듀얼 렌즈 스테레오 카메라의 구조를 도시한 것이다.3 shows the structure of a dual lens stereo camera according to the present invention.
도 4는 본 고안에 의한 듀얼렌즈 스테레오 카메라의 렌즈 부분에 대한 구조를 도시한 것이다.Figure 4 shows the structure of the lens portion of the dual lens stereo camera according to the present invention.
도 5는 본 고안에 의한 듀얼렌즈 스테레오 카메라의 내부 구조를 도시한 것이다.5 illustrates the internal structure of a dual lens stereo camera according to the present invention.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 고안에 의한 듀얼 렌즈 스테레오 카메라는 좌,우 카메라의 렌즈와 영상센서를 각각 분리하여 나란히 고정시키고, 렌즈와 영상센서 사이의 간격 및 좌,우 영상센서 사이의 간격을 조절할 수 있도록 모터를 장착하여 초점 및 주시각 제어 기능을 갖는 스테레오 카메라; 상기 스테레오 카메라의 렌즈와 영상센서 사이의 간격 및 좌,우 영상센서 사이의 간격을 조절하여 초점 및 주시각을 제어하는 스테레오 카메라 제어부; 상기 초점 및 주시각을 제어하는 명령을 상기 스테레오 카메라 제어부에 전송하며, 상기 스테레오 카메라의 출력신호를 처리하여 디스플레이 장치로 보내는 원격제어부; 및 상기 스테레오 카메라 제어부와 상기 원격제어부간에 데이터를 전송하는 직렬통신포트를 포함함을 특징으로 한다.Dual lens stereo camera according to the present invention for solving the above technical problem is to separate the lens of the left and right camera and the image sensor, respectively, and fixed side by side, the gap between the lens and the image sensor and the gap between the left and right image sensor. A stereo camera equipped with a motor to adjust the focus and a vergence control function; A stereo camera controller configured to control a focus and a viewing angle by adjusting a gap between a lens of the stereo camera and an image sensor and a gap between left and right image sensors; A remote control unit which transmits a command for controlling the focus and the viewing angle to the stereo camera controller, and processes an output signal of the stereo camera to a display device; And a serial communication port for transmitting data between the stereo camera controller and the remote controller.
또한, 상기 스테레오 카메라는 좌, 우로 분리된 제1 카메라 렌즈; 상기 제1 카메라 레즈와 서로 다른 초점거리를 갖는 제2 카메라 렌즈; 상기 제1 및 제2 카메라 렌즈와 분리되어 나란히 고정된 영상센서; 및 상기 카메라의 동기신호를 발생하는 동기신호 발생부를 포함하고, 상기 제1 카메라 렌즈와 다른 초점거리를 갖는 상기 제2 카메라 렌즈를 초점거리를 변화시킬 수 있도록 배열하고, 와이어와 연결된 볼스크류를 모터로서 회전시켜 각각 다른 초점거리를 가진 상기 제1 및 제2 카메라 렌즈가 교체될 수 있도록 구성됨을 특징으로 한다.The stereo camera may include a first camera lens separated into left and right sides; A second camera lens having a focal length different from that of the first camera red; An image sensor fixed to be parallel to the first and second camera lenses; And a synchronizing signal generator for generating a synchronizing signal of the camera, arranging the second camera lens having a focal length different from that of the first camera lens so as to change a focal length, and connecting a ball screw connected to a motor. Rotate as is characterized in that the first and second camera lenses having different focal lengths are configured to be replaced.
또한, 상기 스테레오 카메라 제어부는 상기 제1 및 제2 카메라 렌즈와 영상센서 사이의 간격 및 좌,우 영상센서 사이의 간격을 조절하는 모터; 상기 모터를 구동하는 모터구동부; 및 상기 원격제어부로부터 렌즈전환제어명령, 초점제어명령, 주시각제어명령, 그리고 자동 주시각/초점 제어명령을 받아 상기 모터구동부로 전달, 모터를 회전시켜 스테레오 카메라의 렌즈 변환, 초점제어, 주시각 제어를 하는 슬레이브 제어부를 포함함을 특징으로 한다.The stereo camera controller may further include a motor configured to adjust an interval between the first and second camera lenses and an image sensor and an interval between left and right image sensors; A motor driver driving the motor; And a lens change control command, a focus control command, a viewing angle control command, and an automatic viewing angle / focus control command from the remote control unit, and are transmitted to the motor driving unit, and the motor is rotated to convert the lens of the stereo camera, focus control, viewing angle. It characterized in that it comprises a slave control unit for controlling.
또한, 상기 모터는 와이어와 연결된 볼스크류를 회전 시켜 카메라 렌즈를 교체하는 렌즈 변환 모터; 상기 카메라의 렌즈를 제어하는 초점제어모터; 및 상기 영상센서를 제어하는 주시각제어모터를 포함함을 특징으로 한다.In addition, the motor includes a lens conversion motor for replacing the camera lens by rotating the ball screw connected to the wire; A focus control motor controlling a lens of the camera; And it is characterized in that it comprises a vergence control motor for controlling the image sensor.
또한, 상기 원격제어부는 상기 스테레오 카메라의 렌즈전환, 초점제어, 주시각제어 중 어느 하나를 선택하는 선택스위치; 상기 스테레오 카메라의 렌즈전환, 초점제어, 주시각제어 중에서 선택된 어느 하나를 조정하는 조정스위치; 상기 스테레오 카메라의 렌즈전환, 초점제어, 주시각제어 중에서 선택된 어느 하나의 제어 명령을 상기 스테레오 카메라 제어부의 슬레이브 제어부에 전송하는 마스터 제어부; 및 상기 스테레오 카메라의 출력신호를 디스플레이 장치로 전송하는 신호처리장치를 포함함을 특징으로 한다.The remote controller may include a selection switch for selecting any one of lens switching, focus control, and viewing angle control of the stereo camera; An adjustment switch for adjusting any one selected from among lens switching, focus control, and viewing angle control of the stereo camera; A master control unit which transmits any control command selected from lens switching, focus control, and viewing angle control of the stereo camera to a slave control unit of the stereo camera control unit; And a signal processing device for transmitting an output signal of the stereo camera to a display device.
또한, 상기 선택스위치는 상기 스테레오 카메라의 렌즈를 전환하기 위하여 선택하는 렌즈전환 선택스위치; 상기 스테레오 카메라의 초점을 제어하기 위하여 선택하는 초점제어 선택스위치; 상기 스테레오 카메라의 주시각을 제어하기 위하여 선택하는 주시각제어 선택스위치; 및 상기 스테레오 카메라의 초점과 주시각을 동시에 제어하기 위하여 선택하는 자동 초점 및 주시각제어 선택스위치를 포함함을 특징으로 한다.The selector switch may further include a lens selector switch for selecting to switch the lens of the stereo camera; A focus control selection switch for selecting a focus of the stereo camera; A vergence control selection switch for selecting a vergence of the stereo camera; And an auto focus and a vergence control selection switch for selecting the focal point and the vergence of the stereo camera at the same time.
이하 도면을 참조하여 본 고안을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
먼저, 초점과 주시각을 동시에 조절할 수 있는 수평이동축 입체카메라의 기하학적 구조에 대하여 설명하기로 한다.First, the geometric structure of the horizontal moving axis stereoscopic camera that can adjust the focus and the viewing angle at the same time will be described.
도 1은 초점과 주시각을 동시에 조절할 수 있는 수평이동축 입체카메라의 기하학적 구조를 도시한 것이다.Figure 1 shows the geometry of a horizontal moving axis stereoscopic camera that can adjust the focus and the viewing angle at the same time.
도 1에서 관측하고자하는 물체 O까지의 수직거리를 p, 두 카메라 사이의 거리는 s, 주시각 제어를 위한 카메라 렌즈의 수평 이동량은 h, 카메라의 CCD와 렌즈 사이의 거리는 I, 그리고 렌즈의 초점거리를 f라 정의한다.In Fig. 1, the vertical distance to the object O to be observed is p, the distance between the two cameras is s, the horizontal movement amount of the camera lens for the control of the visual angle is h, the distance between the camera's CCD and the lens is I, and the focal length of the lens. Is defined as f.
첫 번째, 주시각 제어 조건에 대하여 설명하기로 한다.First, the gaze angle control condition will be described.
수평이동축 입체카메라가 O지점의 물체를 관측할 때, 이 물체는 입체영상 카메라 좌, 우 영상센서의 l과 r의 위치에 각각 상이 맺힌다. 이때 입체영상 시차 l-r은 수학식 1과 같다.When the horizontal axis stereoscopic camera observes an object at point O, the object forms an image at positions l and r of the left and right image sensors, respectively. At this time, the stereoscopic image parallax l-r is represented by Equation 1.
관측물체 O에 대해 주시각이 맞추어진 상태, 즉 자연스러운 입체영상을 획득하기 위해서는 시차값 l-r은 0이 되어야 한다.In order to obtain a natural stereoscopic image in which the viewing angle is aligned with respect to the observation object O, the parallax value l-r should be zero.
입체영상의 시차(disparity)가 0으로 되는 경우에 물체까지의 거리 p는 수학식 2와 같이 변형된다.When the disparity of the stereoscopic image becomes zero, the distance p to the object is transformed as in Equation 2.
이는 수평식 입체영상 카메라에서 관측물체의 거리정보 P는 주시각 제어를 위한 렌즈의 수평이동량 h, 영상센서와 렌즈사이의 거리 I, 그리고 영상센서사이의 간격 t로 이루어지는 수학식 2에서 간단히 구할 수 있음을 의미한다.In the horizontal stereoscopic camera, the distance information P of the observation object is simply obtained from Equation 2 consisting of the horizontal movement amount h of the lens for the control of the vergence, the distance I between the image sensor and the lens, and the distance t between the image sensors. It means that there is.
여기서 중요한 점은 입체영상을 관측시 관측하는 물체에 대한 영상시차는 관측 피로도에 직접적인 영향을 주는 요소로 시차가 0일 경우 자연스러운 입체영상을 획득하게 되어 입체영상 관측피로를 최소화 할 수 있다.The important point here is that the image parallax of the object observed when the stereoscopic image is observed is a factor that directly affects the observation fatigue. When the parallax is 0, a natural stereoscopic image can be obtained and the stereoscopic observation fatigue can be minimized.
또한 주시각 제어된 영상정보는 입체영상 처리에 있어 유리한 알고리듬을 적용할 수 있게 한다.Also, the visually controlled image information enables to apply an algorithm that is advantageous in stereoscopic image processing.
두 번째, 초점제어 조건에 대하여 설명하기로 한다.Second, the focus control condition will be described.
수평이동축 입체영상 카메라에서 초점제어에 관한 수식은 도 2에 나타낸 렌즈의 기하학적 표현으로부터 구할 수 있다.The equation for focus control in the horizontal moving axis stereoscopic camera can be obtained from the geometrical representation of the lens shown in FIG. 2.
도 2는 렌즈의 기하학적 표현을 도시한 것이다.2 shows a geometric representation of a lens.
렌즈에서 관측물체까지의 거리는 p, 렌즈에서 영상센서인 CCD면까지의 거리는 i, 그리고 렌즈의 초점거리 f로 표현된다.The distance from the lens to the observation object is expressed as p, the distance from the lens to the CCD plane, the image sensor, is expressed as i, and the focal length f of the lens.
카메라에서 초점을 잘 맞추어 선명한 영상을 얻기 위해서는 영상센서와 카메라 렌즈 사이의 간격을 조절하여 관측물체의 상이 영상센서 면에 잘 맺히도록 하여야 한다. 선명한 영상을 얻기위한 렌즈공식은 수학식 3과 같이 표현된다.In order to obtain a clear image by focusing well in the camera, the distance between the image sensor and the camera lens should be adjusted so that the image of the observation object is well formed on the image sensor surface. The lens formula for obtaining a clear image is expressed as in Equation 3.
수학식 3을 렌즈와 영상센서사이의 거리 i의 식으로 변형하면 수학식 4와 같이 표현된다.If Equation 3 is transformed into an equation of the distance i between the lens and the image sensor, it is expressed as
세 번째, 초점 및 주시각 관계에 대하여 설명하기로 한다.Third, the focus and perspective relationship will be described.
수평이동축 입체영상 카메라로 선명하면서도 자연스러운, 즉 초점제어와 주시각 제어가 잘 이루어진 영상을 얻기 위해서는 수학식 2와 수학식 4를 만족하여야 한다. 수학식 1을 h에 관하여 표현하면 수학식 5와 같다.Equation 2 and Equation 4 must be satisfied in order to obtain a clear and natural image having a well-focused and focal point control with a horizontal moving axis stereoscopic camera. Equation 1 is expressed with respect to Equation 5 with respect to h.
여기서, t=(s-2h)이고, s는 두 영상센서 사이의 간격이다.Here, t = (s-2h), and s is the interval between the two image sensors.
수평이동축 입체영상 카메라의 초점 및 주시각 관계는 수학식 4와 수학식 5를 이용하여 선명한 영상을 얻기 위한 초점거라 변화량 di와 자연스러운 입체영상을 억기 위한 주시각 제어용 렌즈 수평 이동량 dh로부터 구할 수 있다. 주시각 및 초점거관계는 수학식 4와 수학식 5의 미분 도함수를 이용하면 수학식 6 내지 수학식 8과 같이 전개된다.The relationship between the focus and the angle of view of the horizontal moving axis stereoscopic camera can be obtained from the focal length di to obtain a clear image using Equation 4 and Equation 5 and the horizontal movement amount dh for the control of the angle to suppress the natural stereoscopic image. . Using the derivative derivatives of Equations 4 and 5, the viewing angle and focal close relationship are developed as shown in Equations 6 to 8.
수학식 8은 거리 p에 있는 관측물체의 선명하고 자연스러운 입체영상을 획득하기 위해 제어해야 할 수평이동축 입체영상 카메라의 초점과 주시각 제어 사이의 관계를 나타낸다.Equation 8 shows the relationship between the focus and the perspective control of the horizontal axis stereoscopic camera to be controlled in order to obtain a clear and natural stereoscopic image of the object at a distance p.
수학식 8은 수평이동축 입체영상 카메라의 초점거리 f가 관측영상의 거리 p에 비해 아주 작은 값이기 때문에 (p-f)성분에서 f는 무시하고 p로 대체할 수 있다. 일반적으로 관측거리 10m정도에서 사용하는 입체영상 카메라에 사용되는 렌즈의 초점거리는 6-50mm정도이기 때문에 (p-f)를 p로 대체하는 것이 가능하다.In Equation 8, since the focal length f of the horizontal moving axis stereoscopic camera is very small compared to the distance p of the observed image, f can be replaced with p in (p-f). In general, the focal length of a lens used in a stereoscopic camera used at a viewing distance of about 10 m is about 6-50 mm, so it is possible to replace (p-f) with p.
수학식 8의 (p-f)를 p로 대체하면 수학식 9와 같이 표현된다.Substituting (p-f) in p. 8 for p is expressed as in p.
수학식 9로 표현되는 수평이동축 입체영상 카메라의 초점 및 주시각 관계를 살펴보면 선명한 영상을 얻기 위한 초점제어량 di와 자연스러운 입체영상을 얻기 위한 주시각 제어량 dh가 간단한 비례관계를 가짐을 알 수 있다. 이는 수평이동축 입체영상 카메라의 초점이나 주시각 중 하나만을 제어함으로써 두가지가 모두 제어된 양질의 입체영상을 얻을 수 있음을 의미한다.Looking at the focal and vergence relationship of the horizontal moving axis stereoscopic camera represented by Equation 9, it can be seen that the focal control amount di for obtaining a clear image and the vergence control amount dh for obtaining a natural stereoscopic image have a simple proportional relationship. This means that by controlling only one of the focal point and the viewing angle of the horizontal moving axis stereoscopic camera, it is possible to obtain a high quality stereoscopic image in which both are controlled.
도 3은 본 고안에 의한 듀얼렌즈 스테레오 카메라의 구조를 도시한 것이다.3 shows the structure of a dual lens stereo camera according to the present invention.
좌,우 카메라의 렌즈와 영상센서를 각각 분리하여 나란히 고정시키고, 랜즈와 영상센서 사이의 간격 및 좌,우 영상센서 사이의 간격을 조절할 수 있도록 2대의 모터를 장착하여 초점 및 주시각 제어 기능을 갖게 히고, 두 배의 초점거라를 가진 또다른 한 쌍의 렌즈를 사용하여 초점거리를 변화시킬 수 있도록 배열하여 와이어와 연결된 볼스크류를 모터로서 회전시켜 각각 다른 초점거리를 가진 한쌍의 렌즈가 교체될 수 있도록 구성한다.The lens and the image sensor of the left and right cameras are separated and fixed side by side, and the two motors are mounted to adjust the distance between the lens and the image sensor and the distance between the left and right image sensors. Another pair of lenses with double focal lengths are arranged so that the focal length can be changed so that the ball screw connected to the wire can be rotated as a motor to replace a pair of lenses with different focal lengths. Configure it to be.
여기서, 초점과 주시각 제어는 도 1에 의해 설명된 것과 같이 수평이동축 스테레오 카메라의 초점과 주시각 제어간 비례식을 사용함으로써 연동되게 하여 하나의 조작으로 두 파라미터의 제어가 가능하며, 두 쌍의 렌즈를 사용함으로써 2배 줌렌즈를 가진 3차원 영상 획득장치와 같은 효과를 갖게 할 수 있다.Here, the focus and the viewing angle control are linked by using a proportional expression between the focus and the viewing angle control of the horizontal moving axis stereo camera as described with reference to FIG. 1 so that two parameters can be controlled by one operation. By using a lens, the same effect as a three-dimensional image acquisition device having a 2x zoom lens can be obtained.
도 4는 본 고안에 의한 듀얼렌즈 스테레오 카메라의 렌즈 부분에 대한 구조를 도시한 것이다.Figure 4 shows the structure of the lens portion of the dual lens stereo camera according to the present invention.
4개의 렌즈(31,32,33,34)와 2대의 영상센서(L_CCD, R_CCD)로 구성되어 있다. 4개의 렌즈는 초점거리(f)가 12mm인 렌즈 한 쌍(31,32)과 초점거리(f)가 6mm인 또 다른 한 쌍(33,34)으로 구성되어 있다.It consists of four lenses 31, 32, 33 and 34 and two image sensors L_CCD and R_CCD. The four lenses consist of a pair of lenses 31 and 32 having a focal length f of 12 mm and another pair of 33 and 34 having a focal length f of 6 mm.
이것은 물체의 크기를 변화 시켜 스테레오 영상을 관측할 필요가 있을 때 서로 교환시켜 사용할 수 있다((31,33), (32,34)).It can be used interchangeably when it is necessary to change the size of an object and observe a stereo image ((31, 33), (32, 34)).
또한, 좌, 우 카메라의 렌즈(31,32,33,34)와 영상센서(L_CCD, R_CCD)는 분리 되어있으며, 두 대의 영상센서(L_CCD, R_CCD)는 서로 수평으로 이동시켜 주시각 제어(Vergence Control)를 할 수 있다.In addition, the left and right camera lenses 31, 32, 33 and 34 and the image sensors L_CCD and R_CCD are separated, and the two image sensors L_CCD and R_CCD are moved horizontally to each other to control the vergence. Control).
또, 초점조절은 렌즈(31,32,33,34)와 영상센서(L_CCD, R_CCD)간의 간격을 조절함으로써 제어되도록 되어 있다.In addition, the focus adjustment is controlled by adjusting the distance between the lenses 31, 32, 33, 34 and the image sensors L_CCD, R_CCD.
도 5는 본 고안에 의한 듀얼렌즈 스테레오 카메라의 내부 구조를 도시한 것으로, 스테레오 카메라(510), 스테레오 카메라 제어부(520), 원격제어부(530) 및 직렬통신포트(540)로 이루어진다.5 illustrates an internal structure of a dual lens stereo camera according to the present invention, and includes a stereo camera 510, a stereo camera controller 520, a remote controller 530, and a serial communication port 540.
스테레오 카메라(510)는 4개의 렌즈(8,9,10,11)와 2대의 영상센서(12,13), 그리고 카메라 동기신호 발생부(Camera Sync Generator:14)로 구성되어 있다. 4개의 렌즈는 초점거리(f)가 6mm인 렌즈 한 쌍(8, 9)과 초점거리(f)가 12mm인 또 다른 한 쌍으로 구성되어 있다. 이것은 물체의 크기를 변화 시켜 스테레오 영상을 관측할 필요가 있을 때 서로 교환시켜 사용할 수 있다(8,9 10,11). 좌, 우 카메라의 렌즈와 영상센서는 분리 되어있으며, 두 대의 영상센서는 서로 수평으로 이동시켜 주시각 제어(Vergence Control)를 할 수 있도록 되어있다. 또, 초점조절은 렌즈와 영상센서 간의 간격을 조절함으로써 제어되도록 되어 있다. 카메라 동기신호 발생부(Camera Sync Generator:8)에서 발생되는 동기 신호에 의해 좌, 우 카메라의 동기가 일치된 각각의 비디오 신호를 원격제어부(530)로 보낸다.The stereo camera 510 includes four lenses 8, 9, 10 and 11, two image sensors 12 and 13, and a camera sync generator 14. The four lenses consist of a pair of lenses 8, 9 with a focal length f of 6 mm and another pair with a focal length f of 12 mm. It can be used interchangeably when it is necessary to change the size of an object and observe a stereo image (8, 9 10, 11). The lens and image sensor of left and right cameras are separated, and the two image sensors are horizontally moved to each other to enable vergence control. In addition, the focus adjustment is controlled by adjusting the distance between the lens and the image sensor. The synchronization signal generated by the camera synchronization signal generator (Camera Sync Generator) 8 transmits each video signal whose synchronization of the left and right cameras is matched to the remote controller 530.
스테레오 카메라 제어부(520)는 렌즈 전환 모터(Lens Changing Motor: 1), 초점제어모터(2), 주시각제어모터(3)와 각각의 모터구동부(4,5,6), 그리고 슬레이브 제어부(7)로 구성되어 있다.The stereo camera controller 520 may include a lens changing motor 1, a focus control motor 2, a vergence control motor 3, a motor driver 4, 5, and 6, and a slave controller 7. It consists of).
슬레이브 제어부(Slave Controller:7)는 원격제어부(530)로부터 렌즈전환제어명령, 초점제어명령, 주시각제어명령, 그리고 자동 주시각/초점 제어명령을 받아 각각의 모터구동부(4,5,6)로 전달, 모터를 회전시켜 스테레오 카메라(510)의 렌즈 변환, 초점 및 주시각을 제어 하도록 되어있다.The slave controller 7 receives the lens change control command, the focus control command, the angle of view control command, and the automatic angle of view / focus control command from the remote control unit 530, respectively. The lens is rotated, and the motor is rotated to control the lens conversion, focus, and viewing angle of the stereo camera 510.
원격제어부(530)는 4개의 선택 스위치(15, 16, 17, 18)와 하나의 조종 스위치(19), 마스터 제어부(Master Controller:20), 그리고 스테레오 카메라(510)의 출력신호를 처리하여 디스플레이 장치로 보낼 수 있도록 하는 비디오 신호처리 장치들(21, 22)로 구성된다.The remote controller 530 processes and displays the output signals of the four selection switches 15, 16, 17 and 18, one control switch 19, the master controller 20, and the stereo camera 510. It consists of video signal processing devices (21, 22) which can be sent to the device.
직렬통신포트(540)는 스테레오 카메라 제어부(520)와 원격제어부(530)간의 200m ~ 1km 정도되는 비교적 먼 거리의 데이터 전송을 위해 RS-422 직렬 통신 방식을 사용하였다.The serial communication port 540 uses an RS-422 serial communication method for data transmission over a relatively long distance of about 200m to about 1km between the stereo camera controller 520 and the remote controller 530.
상술한 구성에 의거하여 본 고안의 동작에 대하여 설명하기로 한다.The operation of the present invention will be described based on the above configuration.
1. 렌즈 전환 제어1. Lens shift control
원격제어부(530)의 렌즈전환 선택스위치(Lens Changing Select Switch:15)로 원하는 초점거리를 선택했을 때 마스터 제어부(20)에서 스테레오 카메라 제어부(520)의 슬레이브 제어부(7)에 렌즈전환제어명령을 전송하고, 슬레이브 제어부(7)는 다시 모터 구동부(4)에 모터제어신호를 주어 모터(1)를 움직이게 함으로써 초점거리를 조절할 수 있다.When the desired focal length is selected by the lens changing select switch 15 of the remote controller 530, the master controller 20 issues a lens change control command to the slave controller 7 of the stereo camera controller 520. The slave controller 7 may adjust the focal length by giving a motor control signal to the motor driver 4 to move the motor 1 again.
즉, 다음과 같은 순서에 의해 제어된다.That is, it is controlled by the following procedure.
렌즈전환 선택스위치(15) - 마스터 제어부(20) - 슬레이브 제어부(7) - 모터구동부(4) - 렌즈전환 모터(1)Lens change selector switch 15-Master control unit 20-Slave control unit 7-Motor drive unit 4-Lens change motor (1)
2. 초점 제어2. Focus control
원격제어부(530)의 초점제어 선택스위치(Focus Control Select Switch:16)를 선택하고 조이스틱 제어기(Joystick Controller:19)를 조정하였을 때 마스터 제어부(20)에서는 슬레이브 제어부(7)로 초점제어 명령을 주게 되고, 슬레이브 제어부(7)에서는 초점 제어용 모터 구동부(5)를 통해 초점제어모터(2)를 제어함으로써 초점이 제어된다.When the focus control select switch (16) of the remote controller 530 is selected and the joystick controller 19 is adjusted, the master controller 20 issues a focus control command to the slave controller 7. In the slave control unit 7, the focus is controlled by controlling the focus control motor 2 through the focus control motor driving unit 5.
즉, 다음과 같은 순서에 의해 제어된다.That is, it is controlled by the following procedure.
초점제어 선택스위치(16) - 조이스틱 제어기(19) - 마스터 제어부(20) - 슬레이브 제어부(7) - 모터 구동부(5) - 초점제어 모터(2)Focus control selector switch 16-Joystick controller 19-Master control unit 20-Slave control unit 7-Motor drive unit 5-Focus control motor 2
3. 주시각 제어3. Penetration control
원격제어부(530)의 주시각제어 선택스위치(Vergence Control Select Switch:17)을 선택하고 조이스틱 제어기(19)를 조정하였을 때, 마스터 제어부(20)에서는 슬레이브 제어부(7)로 주시각 제어 명령을 주게 되고, 슬레이브 제어부(7)에서는 주시각 제어용 모터 구동부(6)를 통해 주시각제어 모터(3)를 제어함으로써 주시각이 제어된다.When the Vergence Control Select Switch 17 of the remote control unit 530 is selected and the joystick controller 19 is adjusted, the master control unit 20 gives a slave control command to the slave control unit 7. In the slave controller 7, the viewing angle is controlled by controlling the viewing angle control motor 3 through the viewing angle control motor driving unit 6.
즉, 다음과 같은 순서에 의해 제어된다.That is, it is controlled by the following procedure.
주시각제어 선택스위치(17) - 조이스틱 제어기(19) - 마스터 제어부(20) - 슬레이브 제어부(7) - 모터 구동부(6) - 주시각제어 모터(3)Pedestal Control Selection Switch 17-Joystick Controller 19-Master Control 20-Slave Control 7-Motor Drive 6-Pedestal Control Motor 3
4. 자동 주시각 및 초점 제어4. Automatic pavement and focus control
도 1에 의해 설명된 수평이동축 입체카메라의 주시각과 초점간의 비례관계 수식을 사용하여 주시각과 초점을 연동제어 한다.Using the proportional relation formula between the viewing angle and the focus of the horizontal moving axis stereoscopic camera described with reference to FIG.
원격제어부(530)의 자동 주시각 및 초점제어 선택스위치(Auto Vergence & Foucs Control Select Switch:18)를 선택하고 조이스틱 콘드롤러(19)를 조정하였을 때 마스터 제어부(20)에서는 슬레이브 제이부(7)로 자동 주시각 및 초점 제어 명령을 주게 되고, 슬레이브 제어부(7)에서는 주시각 제어용 모터 구동부(6)와 초점 제어용 모터 구동부(5)로 동시에 제어신호를 송출하여 주시각 제어 모터(3)와 초점 제어 모터(2)를 각각 제어함으로써 주시각과 초점이 연동 제어된다.When the auto vergence & foucs control select switch 18 of the remote controller 530 is selected and the joystick controller 19 is adjusted, the master controller 20 uses the slave controller 7. The automatic angle of view and focus control commands are given to the slave controller 7, and the slave controller 7 simultaneously transmits control signals to the angle control motor driving unit 6 and the focus control motor driving unit 5, thereby focusing the control unit 3 and the focus control motor 3 and focus. By controlling the control motor 2 respectively, the viewing angle and the focus are coordinated with each other.
즉, 다음과 같은 순서에 의해 제어된다.That is, it is controlled by the following procedure.
자동 주시각 및 초점제어 선택스위치(17) - 조이스틱 제어기(19) - 마스터 제어부(20) - 슬레이브 제어부(7) - 모터 구동부(6) - 주시각제어 모터(3) - 모터 구동부(5) - 초점제어 모터(2)Automatic View and Focus Control Selection Switch 17-Joystick Controller 19-Master Control 20-Slave Control 7-Motor Drive 6-View Angle Control Motor 3-Motor Drive 5- Focus Control Motor (2)
5. 비디오 신호5. Video signal
카메라 동기신호 발생부(8)에서 발생되는 동기 신호에 의해 좌, 우 카메라의 동기가 일치된 각각의 비디오 신호를 원격제어부(530)의 멀티플렉서(22)에 보낸다. 동기신호 분리부(Sync Separator:21)는 Right, Left Video Signal 중 하나의 Video Signal 입력을 받아서 Field Signal을 분리한다.The video signal, which is synchronized with the left and right cameras, is transmitted to the multiplexer 22 of the remote controller 530 by the synchronization signal generated by the camera synchronization signal generator 8. The sync separator 21 receives a video signal input of one of right and left video signals and separates a field signal.
스테레오 멀티플렉서(Stereo Multiplexer)는 상기 Field Signal을 기준으로 하여 Odd field에는 Left video signal의 Odd field를, Even field에는 Right video signal의 Even field를 합성하여 하나의 Stereo Video Signal을 만든다. 이렇게 함으로써 Left Video signal, Right Video signal, Stereo Video Signal의 세 가지 Video Signal을 만든다.A stereo multiplexer synthesizes an Odd field of a left video signal in an Odd field and an Even field of a right video signal in an Even field based on the field signal to form a stereo video signal. This creates three video signals: Left Video Signal, Right Video Signal, and Stereo Video Signal.
도면과 명세서는 단지 본 고안의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 고안을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 실용신안등록청구범위에 기재된 본 고안의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 고안의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 실용신안등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.The drawings and the specification are merely examples of the present invention, which are used only for the purpose of describing the present invention and are not used to limit the scope of the present invention as defined in the utility model registration claims. Therefore, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible from this. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the attached utility model registration claims.
본 고안에 의하면, 초점거리가 다른 두 쌍의 렌즈를 사용하여 상하로 이동할 수 있도록 함으로써 2배 줌 렌즈를 가진 3차원 영상 획득 장치와 같은 효과를 갖는다.According to the present invention, it is possible to move up and down using two pairs of lenses having different focal lengths, thereby having the same effect as a three-dimensional image acquisition device having a 2x zoom lens.
Claims (6)
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| KR2020000026044U KR200219376Y1 (en) | 2000-09-16 | 2000-09-16 | Dual lens stereo camera |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
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- 2000-09-16 KR KR2020000026044U patent/KR200219376Y1/en not_active IP Right Cessation
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