KR20050104465A

KR20050104465A - 안폭 조정과 접사촬영이 가능한 입체 카메라

Info

Publication number: KR20050104465A
Application number: KR1020040029768A
Authority: KR
Inventors: 한완교; 정해빈; 이각현
Original assignee: 범광기전(주); 한완교
Priority date: 2004-04-29
Filing date: 2004-04-29
Publication date: 2005-11-03

Abstract

본 발명은 입체적 영상을 얻기 위한 입체 카메라에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 좌우측 서브 렌즈계가 광학적으로 동일한 구조와 광로를 이루도록 하여 근접촬영을 용이하게 하며, 좌우측 서브 렌즈계의 거리 조절과 각도 조정을 할 수 있도록 함으로써, 안폭과 주시각을 조정할 수 있도록 한 입체 카메라에 관한 것이다. 이러한 구성으로는, 좌우측상을 얻기 위한 복수의 렌즈전군(801)과 렌즈후군(802)을 갖는 좌우측 서브 렌즈계(101),(102)와; 상기 좌우측 서브 렌즈계(101),(102)에 형성되어 좌우측 서브 렌즈계의 거리를 변화시켜 안폭을 조절할 수 있도록 동력원에 의해 작동되는 안폭 조정구(111)와; 상기 좌우측 서브 렌즈계(101),(102)의 일단부측으로 형성되어, 좌측상과 우측상을 선택적으로 얻도록 하기 위한 모터(141)를 갖는 셔터(142)와; 상기 셔터(142)의 일측으로 형성되며, 상기 좌우측 서브 렌즈계(101),(102)에 의해 맺힌 상을 동일한 중간 상 위치에 결상시켜 주기 위한 반사광학계(803)와; 상기 반사광학계(803)의 일측에 형성되어, 보다 편의성 있는 중간 상을 얻기 위한 렌즈(126) 등으로 이루어진 입체 렌즈부(L)와; 상기 입체 렌즈부(L)에 의해 형성된 중간 상을 촬상소자(162)에 연결시켜 주기 위한 리어 어댑터(151) 및 카메라 본체(161) 등으로 이루어진다.

Description

안폭 조정과 접사촬영이 가능한 입체 카메라 {STEREOSCOPIC CAMERA POSSIBLE FOR CONTROLLING EYES' WIDTH AND PHOTOGRAPHING IN A CLOSE-UP}

본 발명은 입체적 영상을 얻기 위한 입체 카메라에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 좌우측 서브 렌즈계가 광학적으로 동일한 구조와 광로를 이루도록 하여 근접촬영을 용이하게 하며, 좌우측 서브 렌즈계의 거리 조절과 각도 조정을 할 수 있도록 함으로써, 안폭과 주시각을 조정할 수 있도록 한 입체 카메라에 관한 것이다.

일반적으로 입체 카메라는, 2개의 카메라 몸통을 일정 간격을 두고 각각에 촬영용 렌즈를 설치하여 같은 피사체를 촬영하여 동시에 2장의 화상(畵像)을 얻을 수 있게 하고, 그 두 화상의 시차에 의해 관측자로 하여금 입체감을 느끼게 하는 카메라이다.

또, 이러한 입체 카메라를 스테레오 카메라(stereo camera)라고도 한다.

사람은 두 눈으로 물체를 입체시(立體視)하고 원근을 판단하게 되는데, 이러한 원리를 응용하여 만든 것이 입체카메라이다.

입체카메라로 촬영한 슬라이드나 사진을 스테레오 뷰어(stereo scopic viewer:스테레오카메라나 스테레오 어댑터로 촬영한 포지티브 필름을 보는 확대경)로 보면 두 렌즈의 시점(視點)의 차로 인한 시차로 인해 입체적으로 피사체의 상이 보이게 된다.

종래 기술에서는 이러한 입체 슬라이드나 사진을 얻는 방법으로 일반적인 카메라용 광학계 앞에 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.

이때, 프리즘이나 미러를 사용하여 빛의 경로를 꺾어주는 과정에서 빛의 경로에 차이가 생겨서 엄밀히는 두 상의 배율이나 결상 위치가 달라지게 된다.

이와 같이 광학적 경로 차이에 의해 배율이나 결상 위치가 차이나는 현상은 특히 가까이 있는 물체를 촬영하고자 할 때 현저해지므로 가까이 있는 물체를 찍는 이른바 접사 촬영시 상질이 현저하게 나빠지거나 좌측상과 우측상의 배율 변화 등이 너무 커져서 입체 촬영 자체가 아예 불가능하게 된다.

또한, 촬영되는 범위, 즉 화각을 크게 하기 위해서는 프리즘이나 미러 등이 커지게 되어 사용상에 많은 제약이 따르게 된다.

또한, 평행광이 들어가서 평행광이 나오도록 되어 있는 이른바 어포컬시스템을 렌즈 어댑터로 사용하는 경우에 기본적으로 수렴광속이 아닌 평행광속을 사용함으로 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 카메라 렌즈의 제반 특성, 예를 들어 수차, 상점의 위치, 최근접 촬영거리 등이 광학적 어댑터와 매칭이 되지 않기 때문에 상질이 현저하게 나빠진다든지, 최근접 촬영거리를 짧게 하기 어렵다든지 하는 문제점이 발생하게 된다.

또한, 입체 카메라에 의해서 촬영된 입체 영상은 좌측상과 우측상을 얻기 위한 광학계 간의 거리, 즉 안폭에 의해서 그 입체감을 느끼는 정도가 달라지는 데, 촬영 목적에 따라서 이러한 안폭을 조정해 줄 필요가 있다.

종래에는 빛의 경로를 꺾어주기 위한 미러의 위치를 변화시켜서 이러한 목적을 달성하고 있다. 하지만 이 방법에 의할 경우, 안폭을 크게 해주면 좌측상을 얻기 위한 경로와 우측상을 얻기 위한 경로 사이에 광학적 대칭성이 크게 깨지게 되어 좌측상과 우측상의 정합에 어려움을 겪게 되고, 이러한 문제점의 해결을 위해서는 전자적 방법이나 소프트웨어적 방법에 의해서 보정을 해주는 식의 복잡한 기술을 필요로 한다.

또한, 안폭이 커짐에 따라서 촬영할 수 있는 시계각이 작아지는 단점이 있다.

또, 프리즘이나 미러가 갖는 원리적인 측면에서 실제적으로 구성할 수 있는 광학계의 화각은 50°내외로 제한된다.

또한, 이러한 어댑터에 의한 입체상의 촬영시에 안폭을 조정하기 위해서는 프리즘 또는 미러를 움직여 주게 되는 데, 안폭이 커짐에 따라서 화각이 급격히 줄어들게 된다.

또, 촬영하고자 하는 물체가 가까이 있는 경우에는 광경로의 차이가 현저한 영향을 미치게 되어 상이 나빠지거나 심한 경우 입체상 자체가 형성되지 않게 된다.

그리고, 좌측상과 우측상을 교대로 얻고자 할 경우, 종전에는 액정 셔터를 사용함에 따라, 편광을 이용하여 빛이 지나가는 양을 조정하게 됨으로 원리상 빛이 최대로 지나가게 한 경우에도 최소한 절반은 손실이 일어나게 된다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 하나의 카메라 본체를 사용하면서도 좌측 서브 렌즈계와 우측 서브 렌즈계 간의 거리를 변화시켜 입체상을 촬영할 때의 효과를 변화시킬 수 있으며, 좌측상과 우측상의 광로를 광학적으로 동일하게 함으로써, 특히 근접 촬영시에 심각하게 나타내는 배율 등의 차이를 없애 근접한 물체를 촬영할 때에도 높은 상질을 갖는 상을 얻을 수 있도록 한다. 또한, 종래에 프리즘이나 미러를 사용한 반사광학계를 물체에서 가장 가까운 곳에 위치시킴으로써 발생하는 촬영범위의 제약을 서브 렌즈계를 물체에 가장 가까운 곳에 위치시키고, 반사광학계를 그 뒤에 설치함으로써 촬영범위를 확장토록 한 입체 카메라를 제공함에 있다.

본 발명 입체 카메라는 좌우측상을 얻기 위한 복수의 렌즈전군과 렌즈후군을 갖는 좌우측 서브 렌즈계와; 상기 좌우측 서브 렌즈계에 형성되어 좌우측 서브 렌즈계의 거리를 변화시켜 안폭을 조절할 수 있도록 동력원에 의해 작동되는 안폭 조정구와; 상기 좌우측 서브 렌즈계의 일단부측으로 형성되어, 좌측상과 우측상을 선택적으로 얻도록 하기 위한 모터를 갖는 셔터와; 상기 셔터의 일측으로 형성되며, 상기 좌우측 서브 렌즈계에 의해 맺힌 상을 동일한 중간 상 위치에 결상시켜 주기 위한 반사광학계와; 상기 반사광학계의 일측에 형성되어, 보다 편의성 있는 중간 상을 얻기 위한 렌즈 등으로 이루어진 입체 렌즈부와; 상기 입체 렌즈부에 의해 형성된 중간 상을 촬상소자에 연결시켜 주기 위한 리어 어댑터 및 카메라 본체 등으로 이루어진다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

본 발명은 입체 카메라에 관한 것으로, 본 발명에서 예시되는 일 실시예는 도 1에 도시한 바와 같이, 좌측 서브 렌즈계 좌대(103)와 우측 서브 렌즈계 좌대(104)에는 상을 얻기 위한 좌측 서브 렌즈계(101)와 우측 서브 렌즈계(102)가 설치되어 있고, 상기 좌우측 서브 렌즈계 좌대(103),(104)에는 좌우측 서브 렌즈계(101),(102)의 거리를 변화시켜 안폭을 조절할 수 있도록 한 안폭 조정구(111)가 설치되어 있다.

또, 상기 좌우측 서브 렌즈계(101),(102)의 내측부로는 좌측상과 우측상을 선택적으로 얻도록 하기 위해, 모터(141)에 의해 회전 동작되는 셔터(142)가 설치되어 있다.

여기서, 상기 셔터(142)는 좌측상과 우측상을 교대로 얻기 위하여 회전원판 형태를 사용하며, 하나의 회전원판으로 좌측상과 우측상을 교대로 얻거나, 좌측 서브 렌즈계용과 우측 서브 렌즈계용의 회전원판을 각각 별도로 사용한다.

또한, 상기 셔터(142)의 일측으로는 상기 좌우측 서브 렌즈계(101),(102)에 의해 맺힌 상을 동일한 중간 상 위치에 결상시켜 주기 위해, 복수의 프리즘(121, 122, 123, 124) 및 정육면체로 형성된 유리 블록(125)으로 이루어진 반사광학계(803)가 설치되어 있다.

또, 상기 프리즘(121)의 하부에는 회전체(131)가 설치되어 있다. 이 회전체(131)에 의해, 상기 프리즘(121)의 반사각도를 조정할 수 있게 되어 좌우측 서브 렌즈계(101, 102)에 의해 맺혀진 상의 중심부를 중간상면(127)에서 일치시켜 줄 수 있다.

이와 같이 상기 회전체(131)는 서브 렌즈계의 어느 일측에 형성하더라도 반사각을 조정하여 상의 중심부를 일치시킬 수 있지만, 양쪽은 물론 프리즘(122, 124)의 위치에 설치할 수도 있다.

또, 상기 반사광학계(803)는 프리즘 또는 미러중 어느 것을 사용하더라도 효과는 동일하다.

또한, 상기 반사 광학계(803)의 내측으로는 보다 편의성 있는 중간 상을 얻기 위한 렌즈(126)가 설치되어 있다.

이상과 같은 각 구성이 모여 전체적으로 하나의 입체 렌즈부(L)를 이루고 있다.

또, 상기 입체 렌즈부(L)에는 이 입체 렌즈부(L)에 의해 형성된 중간 상을 촬상소자(162)에 연결시켜 주기 위한 리어 어댑터(151)가 결합 설치되고, 상기 리어 어댑터(151)는 촬상소자(162)를 갖는 카메라 본체(161)에 결합된다.

도 2는 본 발명 입체 카메라의 반사광학계에 릴레이 광학계를 설치한 다른 실시예를 나타낸 도면으로서 도시된 바와 같이, 반사광학계(803)인 복수의 프리즘(121, 122, 123, 124) 및 정육면체로 형성된 유리 블록(125)의 측부로 좌측 1차 중간상면(201) 및 우측 1차 중간상면(202)이 형성되고, 이 중간상을 릴레이 하기 위해 양면으로 볼록면이 형성된 좌측 볼록렌즈(203) 및 우측 볼록렌즈(204)가 설치되고, 상기 좌우측 볼록렌즈(203, 204)의 배면측으로는 좌우측 프리즘(205, 206)이 설치되어 있다. 유리 블록(125)은 프리즘을 사용한 경우에 광로정을 보정해주기 위한 수단으로 사용된다.

상기 좌우측 볼록렌즈(203, 204) 및 좌우측 프리즘(205, 206)은, 하나의 릴레이 광학계(210)로 구성된다.

이와 같이, 좌우측 서브 렌즈계(101, 102)에 의해서 좌우측 1차 중간상면(201, 202)을 형성하고, 상기 좌우측 1차 중간상면(201, 202)에 맺힌 중간상을 복수의 좌측 볼록렌즈(203), 우측 볼록렌즈(204) 및 좌우측 프리즘(205, 206)으로 구성된 릴레이 광학계(210)를 이용하여 중간상면(127)에 상을 맺도록 한다.

이렇게 할 경우, 안폭의 큰 변화에 따라 중간상면을 적절한 위치에 잡기 어려울 때 중간상면(127) 앞에 설치된 렌즈(126)와 중간상면(127) 간의 거리를 길게 할 수 있음으로 안폭이 커지더라도 용이하게 중간상면의 위치를 잡을 수 있다.

도 3은 본 발명에 의한 셔터(142)의 구성을 좀 더 구체적으로 나타낸 도면으로서, 그 중심부에는 모터(141)의 축을 끼워 수용하는 끼움홀(304)이 형성되어 있고, 가장자리부로는 셔터(142)의 회전시 회전각을 알 수 있도록 회전각 표시부(303)가 형성되어 있고, 이 회전각 표시부(303)에 해당하는 위치에 회전각 검지센서(306)가 형성되어 있다.

또, 상기 회전각 표시부(303)의 기준점 외측에는 회전 출발점 표시부(302)가 회전 출발점 검지센서(305)와 함께 형성되어 있다.

이와 같은 회전출발점 표시부(302) 및 회전출발점 검지센서(305)는, 셔터(142)의 회전시 발생할 수 있는 위치 검지 오차를 매 회전마다 보정하기 위하여 회전의 출발점을 검지할 수 있도록 한 것이다.

여기서, 셔터(142)의 회전각을 검지하기 위한 일 실시예를 설명하면, 셔터(142)의 외주부에 다른 부분은 빛을 반사하게 하고, 회전각 표시부(303)에만 빛이 투과하게 한 것을 예로 들 수 있다.

도 3b에서 회전각 검지센서(306)는 빛을 발사하는 발광부와 발사된 빛이 물체의 표면에서 반사되어 되돌아오는지 여부를 검지하는 검지부로 구성되어 있으며 이들은 나란히 놓여 있다.

즉, 셔터(142)의 일측면에 회전각 검지 센서를 설치하고 회전각 검지센서의 발광부에서 빛을 보내면 발사된 빛이 셔터에서 반사되어 회전각 검지센서의 검지부에서 검지되다가 회전각 표시부(303)가 빛이 투과되는 부분에 왔을 때, 빛이 통과되어 검지부에 빛이 도달하지 않게 되어 검지부에서 빛이 검지되지 않게 되어 회전각의 위치를 검지할 수 있다.

또, 셔터(142)의 회전 출발점을 검지하기 위한 일 실시예로서는, 셔터(142)에 빛이 투과하는 부분을 만들어 이것을 회전 출발점 표시부(302)로 삼고, 회전 출발점 표시부에만 빛이 투과하게 한 것을 예로 들 수 있다.

회전출발점 검지센서는 빛을 발사하는 발광부와 회전출발점 표시부를 통과한 빛을 검지하는 검지부로 구성되어 있다.

회전출발점 검지센서의 발광부에서 나온 빛은 회전출발점 표시부(302)가 존재하는 원주 위를 비추며, 셔터(142)가 회전함에 따라서 발광부에서 발사된 빛이 셔터(142)에서 반사되도록 하고, 출발점 표시부(302)가 있는 부분에 오면 빛이 투과하여 검지부에서 검지되도록 한다.

즉, 셔터(142)를 투과한 빛을 받아 들일 수 있는 위치에 검지센서(305)의 검지부를 설치함에 따라, 반사된 빛의 통과여부에 의해서 회전의 출발점을 검지할 수 있다.

위에서는 회전각 검지센서는 회전각 검지에, 출발점 검지센서는 출발점 검지에 쓰이는 예를 설명하였으나, 이는 실시예를 설명하기 위한 것으로 회전각 검지센서와 출발점 검지센서 어느 것이나 회전각 검지와 회전출발점 검지에 모두 사용될 수 있다.

또한, 상기 끼움홀(304)을 중심으로 하여 내외측으로 약간의 공간을 두고 개략 180°정도에 해당하는 면적으로 빛이 통과할 수 있도록, 빛 투과부(301)가 형성되어 있다.

이 빛투과부(301)는 좌측 서브 렌즈계(101) 또는 우측 서브 렌즈계(102)에 맺혀진 상이, 빛투과부(301)로 오게 되면 빛이 통과하고, 대향하는 셔터(142)의 막혀진 부분으로 오게 되면 빛이 가려지게 된다.

따라서, 선택적으로 영상을 얻을 수 있도록 하였다. 이와 같은 셔터(142)의 재료는 투명체, 불투명체 모두 가능하며, 투명체의 경우에는 빛이 통과하지 않아야 하는 부분에 불투명 처리를 하여야 하며, 불투명체 재료를 사용할 경우에는 해당 부분의 재료를 제거하는 등의 방법으로 빛이 통과해야 할 빛 투과부를 만들어 줌으로써, 목적을 달성할 수 있다.

도 4a는 통상적인 렌즈의 후초점 거리와 초점 거리의 구성을 나타낸 도면으로서 도시한 바와 같이, 전군렌즈(401)와 후준렌즈(402)에서는, 초점거리가 후초점 거리보다 길게 형성되는 렌즈 구조를 이루고 있다.

여기서, 초점거리란 촬영에서 초점면에 피사체가 무한원(無限遠)에 있을 때, 초점면에서 피사체가 선면하게 상(像)을 맺게 하는 것을 초점을 맞춘다고 하고, 렌즈의 주점에서 초점면(필름면)까지의 거리를 초점거리라고 한다. 그 수치는 보통 f=㎜로 표기되며, 같은 거리에서 여러 가지 초점거리의 렌즈를 갖고 촬영하면, 초점거리가 긴 렌즈일수록 피사체의 상이 커지고, 짧은 렌즈일수록 작아진다.

한편, 후초점거리는 렌즈계를 구성하는 렌즈 중 가장 뒤에 있는 렌즈면의 중심에서 초점면까지의 거리로 그 수치는 보통bf1=㎜로 표기된다.

도 4b는 본 발명에 의한 서브 렌즈계의 초점거리와 후초점 거리의 기본적인 구조를 나타낸 도면으로서 도시한 바와 같이, 전군렌즈(403)가 전체적으로 오목렌즈로 형성되고, 후군렌즈(404)는 전체적으로 볼록렌즈로 형성되는 일련의 렌즈군으로 이루어진다. 이러한 렌즈를, 일명 리트로포커스형 렌즈(retrofocus type lens)라 부른다.

일반적인 렌즈는 후초점거리가 초점거리에 비해 짧으므로, 일반 반사식처럼 미러 박스가 있는 카메라에는 사용할 수가 없다. 그래서 망원렌즈와는 역으로 오목렌즈를 렌즈 전면에 두고 볼록 렌즈를 뒤에 두어 후초점거리를 길게한 리트로포커스형 렌즈를 사용한다.

이와 같은 리트로포커스형 렌즈를 사용함으로써, 렌즈에 의한 전체 광속의 지름을 가급적 작게 하여 이 렌즈들 뒤에 있는 반사경 또는 프리즘으로 형성되는 반사광학계를 형성시켰을 때, 반사경이나 프리즘 상호간의 간섭으로 인해 시계각이 줄어드는 것을 작게 함과 동시에 결과적으로는 큰 시계각을 얻을 수 있게 된다.

도 5a는 통상적인 광학계에 의해 광속이 퍼져 나가는 범위를 나타낸 도면으로서, 서브 렌즈계에 의해서 형성된 광속은, 상기 서브 렌즈계의 화각에 따라서 반사광학계의 프리즘(123)을 거쳐 리어어댑터의 첫번째 렌즈(911)로 도달할 때 광속이 넓은 범위로 퍼져서 나가게 된다.

도 5b는 본 발명에 의한 입체 렌즈부(L)의 반사광학계(803)의 프리즘(123)과 중간상면(127) 사이에 형성된 렌즈(126)의 구성을 나타낸 도면으로서, 반사광학계(803)의 프리즘(123)과 중간상면(127) 사이에 볼록렌즈로 이루어지는 렌즈(126)가 형성되어 있고, 상기 중간상면(127) 배면으로는 리어 어댑터의 첫번째 렌즈(911)가 형성되어 있다.

이로 인해, 서브 렌즈계에 의해 형성된 광속이 중간상면(127)에서 결상한 후, 다시 퍼져나갈 때 안쪽으로 모이기 때문에 빛이 퍼져가는 범위가 줄어들게 된다.

도 6은 본 발명에 의한 안폭 조정구(111)의 구성을 나타낸 도면으로서, 좌우측 서브 렌즈계(101, 102)가 안착 수용되는 좌우측 서브 렌즈계 좌대(103, 104)의 저면으로는 복수의 볼너트(602)가 설치되어 있고, 상기 볼너트(602)에는 모터(603)에 의해 작동되는 볼스크류(601)가 이동되도록 수용, 설치되어 있다.

또, 상기 안폭 조정구(111)는 볼스크류(601)의 중간 부분을 기준으로 하여 일측은 왼나사로 형성하고, 타 일측은 오른 나사로 형성하였다.

그리고, 상기 볼스크류(601)를 수용하는 볼너트(602) 역시, 수용하는 볼스크류(601)에 따라 좌우측이 상호 반대 방향으로 설치되어 있다.

따라서, 상기 볼스크류(601)의 일단에 각각 형성된 모터(603)의 동작시, 좌우측 서브 렌즈계(101, 102) 간의 간격이 앞부분과 뒤부분이 서로 다른 간격을 갖도록 조정할 수 있다.

즉, 모터(603)의 회전 동작시, 그 중간부분을 중심으로 각각 반대방향으로 형성된 볼스크류(601)는 좌측은 오른쪽으로 이동되고, 우측은 좌측으로 이동되어 좌우측 서브 렌즈계의 앞부분 간격 뿐만 아니라, 뒷부분 간격을 서로 다른 간격으로 조정할 수 있게 된다.

또, 좌측상을 얻기 위한 좌측 서브 렌즈계(101)와 우측 상을 얻기 위한 우측 서브 렌즈계(102)를 별개의 렌즈계로 구성함으로써, 이들 사이의 거리를 변동시키더라도 광학적 대칭이 깨지지 않게 하면서 안폭을 조정할 수 있다.

이러한 안폭 조정은 입체영상 촬영시 입체적 효과를 필요에 따라서 조정할 수 있으며, 또 동시에 좌측 서브 렌즈계(101)와 우측 서브 렌즈계(102)의 광학적 대칭성은 아주 가까이 있는 물체를 촬영하는 경우에도 좌측 서브 렌즈계(101)와 우측 서브 렌즈계(102)의 광로에 차이를 가져 오지 않기 때문에 배율의 현저한 차이나 상질의 현저한 저하 없이 근접 촬영이 가능하다.

도 7a 및 도 7b는 안폭 조정구(111)의 작동에 의해, 입체 렌즈부(L)의 안폭이 이동된 상태를 나타낸 도면으로서, 도 7b와 같이 안폭이 넓어지게 됨에 따라 중간상면(127) 바로 앞에 형성된 렌즈(126)와 중간상면(127) 사이의 거리는 짧아지게 되는 데, 이러한 현상은 결국 리어 어댑터(151)의 입장에서 보면 물체의 위치가 달라지는 것에 해당함으로 리어 어댑터(151)를 구성하는 렌즈의 일부 또는 전부를 움직여 초점을 조절함으로써, 선명한 상을 CCD(Charge Coupled Device) 등의 촬상소자에 맺게 한다.

여기서, 입체 렌즈부(L)의 안폭 조정은 좌우측 서브 렌즈계 좌대(103, 104)에 수용 형성된 좌측 서브 렌즈계(101)와 우측 서브 렌즈계(102) 간의 거리를 바꾸어서 이루어진다. 이렇게 하기 위해서는 좌우측 서브 렌즈계 좌대(103, 104)를 서로 반대 방향으로 움직여주게 되며, 이에 따라 전체 광학계는 대칭성을 유지하게 된다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 좌우측 서브 렌즈계의 렌즈구성 및 반사광학계의 렌즈구성을 나타낸 도면으로서, 좌우측 서브 렌즈계(101, 102)는 렌즈 전군(801)을 이루는 볼록렌즈(811), 오목렌즈(812), 오목렌즈(813), 볼록렌즈(814), 오목렌즈(815)들이 전체적으로 오목렌즈의 역할을 하도록 구성되고, 렌즈후군(802)을 이루는 오목렌즈(816), 볼록렌즈(817), 볼록렌즈(818), 볼록렌즈(819), 오목렌즈(820), 볼록렌즈(821), 오목렌즈(822) 들은 전체적으로 볼록렌즈의 역할을 하도록 구성되어 있다.

따라서, 전군을 이루는 렌즈들(811, 812, 813, 814, 815)에 의해서 광속을 발산하게 되며, 이 발산된 빛을 후군 렌즈들(816, 817, 818, 819, 820, 821, 822)로 수렴시켜 주게 되면, 전체 서브 렌즈계의 초점거리보다 후초점 거리가 긴, 이른바 레트로포커스형 렌즈를 형성하게 된다.

이렇게 되어 서브 렌즈계와 그 상면 사이의 길이가 길어지는 효과를 낳게 되어, 반사광학계에 사용할 수 있는 공간이 넓어지게 되고, 그 결과 반사광학계(803)를 지나가는 광속의 범위를 넓게 할 수 있어 전체 광학계의 화각이 커지게 된다.

또한, 좌우측 서브 렌즈계(101, 102)에 의한 상을 동일한 중간상 위치에 결상시켜 주기 위한 상기 반사광학계(803)는, 일측과 중간부는 삼각형의 프리즘(121, 122)이 형성되고, 타 일측은 육면체의 유리 또는 프리즘(125)이 형성되며, 상기 육면체의 프리즘(125) 내측으로는 삼각형 프리즘(124)이 형성되고, 상기 중간부 프리즘(122)의 내측으로는 반반사를 위한 2장의 프리즘(123)이 합쳐져서 육면체를 이루도록 형성된다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 리어 어댑터(151)의 렌즈구성을 나타낸 도면으로서, 리어 어댑터(151)는 렌즈의 제1군(901)이, 볼록렌즈(911), 볼록렌즈(912), 오목렌즈(913), 오목렌즈(914)로 이루어지도록 구성되고, 제2군은, 볼록렌즈(915), 오목렌즈(916), 볼록렌즈(917)로 구성되며, 제3군은, 볼록렌즈(918), 오목렌즈(919)로 구성되어 있다.

그리고, 제4군은 오목렌즈(920), 오목렌즈(921), 볼록렌즈(922), 볼록렌즈(923), 볼록렌즈(924), 볼록렌즈(925), 볼록렌즈(926)로 구성되어 있다.

이와 같은 리어 어댑터의 구성에 의해, 중간상을 물체로 하여 그 상을 입체 카메라의 촬상소자에 맺게 해주는 역할을 한다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 입체 카메라는 입체적 영상을 용이하게 얻기 위해, 하나의 카메라 모듈을 사용하고 각각 좌측상과 우측상을 얻기 위한 두개의 서브 렌즈계(101,102)와 이 좌우측 서브 렌즈계(101,102)에 의해서 형성된 좌우측 상을 반사광학계(803)를 사용하여 동일한 상면에 모이게 한 후, 리어 어댑터(151)를 사용하여 촬상소자(162) 위에 결상한다.

이때, 상기 좌우측 서브 렌즈계(101, 102)에 형성된 안폭 조정구(111)를 작동시키면, 좌측 서브 렌즈계(101)와 우측 서브 렌즈계(102) 간의 거리를 줄이거나 늘일 수 있게 됨에 따라 안폭을 조정할 수 있을 뿐만 아니라, 각 서브 렌즈의 지름을 작게 하여 안폭을 통상적인 입체 카메라에 비하여 작게 하는 것이 가능하게 하고, 안폭의 조정에 따라서 변화하게 되는 중간상면이 위치할 수 있도록 하는 범위가 통상적인 광학계보다 넓게 잡아 줌으로써 안폭의 조정 범위를 넓게 하고 있다.

또한, 광학적으로 동일한 구조와 광로를 갖게 함으로써 아주 가까운 물체에 대해서도 동일한 배율의 중간상을 얻을 수 있도록 하여 입체감이 좋은 입체상을 얻을 수 있게 된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 입체 카메라는 입체상을 얻을 때에 좌측상과 우측상을 형성시키는 서브 렌즈계의 광축간의 간격을 변화시키는 이른바 안폭 조정을 행함으로써 촬영시 입체감 효과를 조정할 수 있다.

또한, 좌측 서브 렌즈계와 우측 서브 렌즈계의 광로를 같게 함으로써 근접한 물체를 촬영할 때에도 광로의 차이로 인한 상의 변화가 없게 하여 아주 가까운 거리에 있는 물체에 대해서도 접사가 가능하게 하는 효과가 있다.

또한, 리트로포커스형 서브 렌즈계의 구조는 종전에 반사광학계를 사용하여 좌측상과 우측상의 경로를 분리할 때 나타나는 반사체 사이의 간섭으로 인한 시계각의 제한 현상을 극복하여 보다 넓은 촬영범위를 얻게 해주는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 입체 카메라의 구성도이다.

도 2는 본 발명의 입체 카메라에 중간상의 위치를 용이하게 얻기 위하여 릴레이 광학계를 설치한 상태를 나타낸 도면이다.

도 3a는 본 발명에 의한 셔터의 평면 상태를 나타낸 도면이다.

도 3b는 도 3a의 I-I선 단면을 나타낸 도면이다.

도 4a는 통상적인 렌즈의 후초점 거리와 초점 거리를 나타낸 도면이다.

도 4b는 본 발명에 의한 레트로포커스형 렌즈의 후초점 거리와 초점 거리를 나타낸 도면이다.

도 5a는 통상적인 광학계에 의해 광속이 퍼져나가는 범위를 나타낸 도면이다.

도 5b는 본 발명에 의한 입체렌즈의 반사광학계와 중간상면 앞에 렌즈를 설치한 광학계에 의해서 광속이 퍼져 나가는 범위를 나타낸 도면이다.

도 6은 본 발명에 의한 안폭 조정구의 구성을 나타낸 도면이다.

도 7a는 본 발명의 안폭 조정구에 의해, 안폭이 좁게 이동되었을 때의 중간상면의 위치를 나타내는 도면이다.

도 7b는 본 발명의 안폭 조정구에 의해, 안폭이 넓게 이동되었을 때 중간 상면의 위치를 나타내는 도면이다.

도 8은 본 발명에 의한 서브 렌즈계와 반사 광학계의 광학구조의 일 실시예를 나타낸 도면이다.

도 9는 본 발명에 의한 리어 어댑터의 광학구조를 나타낸 일 실시예이다.

※ 도면의 주요 부호에 대한 설명※

101 : 좌측 서브 렌즈계 102 : 우측 서브 렌즈계

103 : 좌측 서브 렌즈계 좌대 104 : 우측 서브 렌즈계 좌대

111 : 안폭 조정구 121, 122, 123, 124 : 프리즘

125 : 유리 블록 126 : 렌즈

127 : 중간상면 L : 입체 렌즈부

131 : 회전체 141 : 모터

142 : 셔터 151 : 리어 어댑터

161 : 카메라 본체 162 : 촬상소자

201 : 좌측 중간상면 202 : 우측 중간상면

203 : 좌측 볼록렌즈 204 : 우측 볼록렌즈

205 : 좌측 프리즘 206 : 우측 프리즘

301 : 빛 투과부 302 : 출발점 표시부

303 : 회전각 표시부 304 : 끼움홀

305 : 출발점 검지 센서 306 : 회전각 검지 센서

401 : 전군렌즈 402 : 후군렌즈

911 : 리어 어댑터의 첫번째 렌즈 210 : 릴레이 광학계

801 : 렌즈 전군 802 : 렌즈 후군

803 : 반사광학계

Claims

입체 카메라에 있어서,

상기 입체 카메라는 좌우측상을 얻기 위한 복수의 렌즈전군(801)과 렌즈후군(802)을 갖는 좌우측 서브 렌즈계(101),(102)와;

상기 좌우측 서브 렌즈계(101),(102)에 형성되어 좌우측 서브 렌즈계의 거리를 변화시켜 안폭을 조절할 수 있도록 동력원에 의해 작동되는 안폭 조정구(111)와;

상기 좌우측 서브 렌즈계(101),(102)의 일단부측으로 형성되어, 좌측상과 우측상을 선택적으로 얻도록 하기 위한 모터(141)를 갖는 셔터(142)와;

상기 셔터(142)의 일측으로 형성되며, 상기 좌우측 서브 렌즈계(101),(102)에 의해 맺힌 상을 동일한 중간 상 위치에 결상시켜 주기 위한 반사광학계(803)와;

상기 반사광학계(803)의 일측에 형성되어, 보다 편의성 있는 중간 상을 얻기 위한 렌즈(126) 등으로 이루어진 입체 렌즈부(L)와;

상기 입체 렌즈부(L)에 의해 형성된 중간 상을 촬상소자(162)에 연결시켜 주기 위한 리어 어댑터(151) 및 카메라 본체(161) 등으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 안폭 조정과 접사 촬영이 가능한 입체 카메라.
제1항에 있어서, 상기 입체 렌즈부(L)의 좌우측 서브 렌즈계(101, 102)는, 렌즈전군(801)이 오목렌즈의 기능을 하는 렌즈군으로 이루어지고, 렌즈후군(802)은 볼록렌즈의 기능을 하는 렌즈군으로 이루어져, 전체적으로 초점거리에 비해 후초점거리가 긴 레트로포커스형 렌즈 형태인 것을 특징으로 하는 안폭 조정과 접사 촬영이 가능한 입체 카메라.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 좌우측 서브 렌즈계(101, 102)는 렌즈전군(801)이 앞에서 부터 순차적으로 볼록렌즈(811), 오목렌즈(812), 오목렌즈(813), 볼록렌즈(814), 오목렌즈(815)로 형성되고, 렌즈후군(802)은 오목렌즈(816), 볼록렌즈(817), 볼록렌즈(818), 볼록렌즈(819), 오목렌즈(820),볼록렌즈(821), 오목렌즈(822)로 형성된 것을 특징으로 하는 안폭 조정과 접사 촬영이 가능한 입체 카메라.
제1항에 있어서, 상기 반사광학계(803)는, 일측과 중간부는 삼각형의 프리즘(121, 122)이 형성되고, 타 일측은 육면체의 유리 또는 프리즘(125)이 형성되며, 상기 육면체의 프리즘(125) 내측으로는 삼각형 프리즘(124)이 형성되고, 상기 중간부 프리즘(122)의 내측으로는 반반사를 위한 2장의 프리즘(123)이 합쳐져서 육면체를 이루도록 형성된 것을 특징으로 하는 안폭 조정과 접사 촬영이 가능한 입체 카메라.
제1항에 있어서, 상기 렌즈(126)는 중간상을 형성하는 광속이 중간상을 지난 후에 퍼져 나가는 범위를 좁혀주기 위해 볼록렌즈로 형성된 것을 특징으로 하는 안폭 조정과 접사 촬영이 가능한 입체 카메라.
제1항에 있어서, 상기 안폭 조정구(111)는, 동력원인 모터(603)와, 볼스크류(601) 및 볼너트(602)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 안폭 조정과 접사 촬영이 가능한 입체 카메라.
제6항에 있어서, 상기 볼스크류(601)는, 그 중간부를 중심으로 하여 일측은 좌나사로 형성되고, 타 일측은 우나사로 형성된 것을 특징으로 하는 안폭 조정과 접사 촬영이 가능한 입체 카메라.
제6항에 있어서, 상기 볼너트(602)는, 상기 볼스크류(601)의 좌나사와 우나사를 수용하도록 상호 반대로 형성된 것을 특징으로 하는 안폭 조정과 접사 촬영이 가능한 입체 카메라.
제1항에 있어서, 상기 안폭 조정구(111)는, 복수로 설치되어 좌우측 서브 렌즈계(101,102) 간의 간격이 앞부분과 뒷부분이 서로 다른 간격을 갖도록 조정할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 안폭 조정과 접사 촬영이 가능한 입체 카메라.
제1항에 있어서, 상기 셔터(142)는, 좌측상과 우측상을 교대로 얻게 하기 위하여 빛을 투과시키는 빛투과부(301)를 형성한 것을 특징으로 하는 안폭 조정과 접사 촬영이 가능한 입체 카메라.
제1항에 있어서, 상기 셔터(142)는, 회전시 회전각을 알 수 있도록 회전각 표시부(303)와 회전각 검지센서(306) 및, 셔터(142)의 회전 출발점을 알 수 있도록 회전 출발점 표시부(302) 및 회전 출발점 검지센서(305)를 형성한 것을 특징으로 하는 안폭 조정과 접사 촬영이 가능한 입체 카메라.
제1항에 있어서, 상기 반사광학계(803)는, 안폭이 커지더라도 용이하게 중간상면의 위치를 잡기 위하여 릴레이 광학계(210)를 부가한 것을 특징으로 하는 안폭 조정과 접사 촬영이 가능한 입체 카메라.
제1항 또는 제11항에 있어서, 상기 셔터(142)는, 좌측상과 우측상을 교대로 얻기 위해, 좌측 서브 렌즈계용과 우측 서브 렌즈계용을 각각 별도로 형성한 것을 특징으로 하는 안폭 조정과 접사 촬영이 가능한 입체 카메라.
제1항에 있어서, 상기 셔터(142)는 원판으로 형성되어 회전되는 것을 특징으로 하는 안폭조정과 접사촬영이 가능한 입체 카메라.