KR20060097810A - Stereoscopic camera - Google Patents
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Abstract
본 발명은 입체 카메라에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 입체적 영상을 얻기 위한 수단으로서 하나의 카메라 본체를 사용하고, 좌측 전군 광학계와 우측 전군 광학계에 의해 모아지는 독립된 각각의 광속을 반사광학계를 사용하여 합쳐지게 하여, 후군 광학계를 써서 카메라의 촬상소자 위에 결상하도록 하는 입체 카메라에 관한 것으로, 좌측상과 우측상을 얻기 위한 일련의 광학부품으로 형성된 좌우 두개의 전군 광학계(101),(102)와, 좌우 두개의 전군 광학계(101),(102)를 통과한 좌측상 및 우측상을 차단 및 통과시키는 셔터부(131)와, 셔터부(131)를 통과한 전군 광학계(101),(102)에 의해 받아들여지는 빛을 합쳐주기 위한 좌우 반사광학부(111),(112)의 사이에 빔 스프리터(113)를 갖는 반사광학계(110)와, 상기 반사광학계(110)의 반사광학부(111),(112)를 회전시켜 반사된 빛의 좌측상과 우측상의 중심을 촬상소자 (152) 활성면의 중심에 일치시켜주기 위한 회전부(121),(122)와, 이 빛을 카메라 본체(151)의 촬상소자(152)에 결상시켜 주기 위한 후군 광학계(141)로 구성된 특징이 있다.The present invention relates to a three-dimensional camera, and more particularly, using a single camera body as a means for obtaining a three-dimensional image, and each of the independent luminous flux collected by the left front group optical system and the right front group optical system combined using a reflection optical system It relates to a three-dimensional camera that is formed to be formed on the image pickup device of the camera by using a post-optical optical system, the left and right two front and rear optical group optical system 101, 102 formed of a series of optical components for obtaining the right image and left and right, By the shutter unit 131 for blocking and passing the left and right images passing through the two all-optical systems 101 and 102, and the all-optical system 101 and 102 passing through the shutter unit 131 A reflection optical system 110 having a beam splitter 113 between left and right reflection optical units 111 and 112 for bringing together the received light, and reflection optical units 111 and 112 of the reflection optical system 110. Half by rotating The rotating parts 121 and 122 for aligning the centers on the left and right sides of the light to the center of the active surface of the image pickup device 152 and the light are imaged on the image pickup device 152 of the camera body 151. There is a feature consisting of a group of optical systems 141 to make.
광학계, 빔 스프리터. 입체영상 Optics, beam splitter. Stereoscopic image
Description
도 1은 본 발명에 따른 입체 카메라의 구성도.1 is a block diagram of a three-dimensional camera according to the present invention.
도 2는 전군 광학계 중 하나의 렌즈군을 고정시키는 홀더를 나타내는 도면.2 is a view showing a holder for fixing one lens group of all optical systems.
도 3은 전군 광학계를 줌렌즈로 한 경우의 가이드와 캠라인을 설명하기 위한 예시한 도면.FIG. 3 is an exemplary view for explaining a guide and a cam line when the entire optical system is used as a zoom lens. FIG.
도 4는 4개의 프리즘으로 이루어진 빔 스프리터를 나타내는 도면. 4 shows a beam splitter consisting of four prisms;
도 5는 좌측상과 우측상의 중심을 일치시키는 작동상태를 나타내는 도면.Fig. 5 is a view showing an operating state in which the centers of the upper left and upper right sides coincide.
도 6은 좌측상과 우측상을 하나의 상으로 만들고 중심을 일치시키게 하는 반사광학계의 또 다른 예를 나타내는 도면.FIG. 6 shows another example of a reflection optical system in which the left and right images are made into one image and the centers are aligned.
도 7 의 (a)는 좌측상과 우측상을 교대로 얻기 위한 원형 셔터를 나타내는 도면. Fig. 7A is a diagram showing a circular shutter for alternately obtaining a left upper side and a right upper side.
도 7 의 (b)는 도 7 (a)에 따른 장치의 위치를 검지하는 상태를 나타내는 도면.Fig. 7B is a view showing a state of detecting the position of the device according to Fig. 7A.
도 8 의 (a)는 좌측상과 우측상을 교대로 얻기 위한 LCD 셔터와 편광 빔 스프리터를 사용하여 방법을 나타내는 도면.Fig. 8A is a diagram showing a method using an LCD shutter and a polarizing beam splitter for alternately obtaining a left side and a right side.
도 8 의 (b)는 8 (a)에 사용된 빔 스프리터를 설명하는 도면.FIG. 8B is a diagram for explaining the beam splitter used for 8 (a). FIG.
도 9는 본 발명의 입체 카메라의 회전부에 기어트레인 및 모터가 장착된 예 를 나타내는 도면.9 is a view showing an example in which a gear train and a motor are mounted on a rotating part of the stereoscopic camera of the present invention.
도 10은 본 발명의 입체 카메라의 회전부에 모터 및 위치검지센서가 장착된 예를 나타내는 도면.10 is a view showing an example in which the motor and the position detection sensor is mounted on the rotating unit of the three-dimensional camera of the present invention.
도 11은 본 발명의 입체 카메라에 기계식 셔터가 각각 설치된 예를 나타내는 도면.11 is a view showing an example in which a mechanical shutter is respectively installed in the three-dimensional camera of the present invention.
도 12는 본 발명의 입체 카메라의 전군광학계에 모터와 위치 검지기를 장착한 상태를 나타내는 도면.12 is a view showing a state in which a motor and a position detector are attached to the all-optical optical system of the three-dimensional camera of the present invention.
-도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명- Explanation of symbols on main parts of drawing
101 : 좌측 전군 광학계 102 : 우측 전군 광학계101: left front group optical system 102: right front group optical system
110 : 반사광학계 111 : 반사광학부110: reflection optical system 111: reflection optical unit
112 : 반사광학부 113 : 빔 스프리터112: reflection optics 113: beam splitter
114: 모터 115: 기어트레인114: motor 115: gear train
116 : 위치검지 센서 118 : 모터116: position detection sensor 118: motor
119 : 위치 검지 센서 121 : 회전부119: position detection sensor 121: rotating part
122 : 회전부 131 : 셔터122: rotating part 131: shutter
132 : 좌측 기계식 셔터 134 : 우측 기계식 셔터132: left mechanical shutter 134: right mechanical shutter
141 : 후군 광학계 151 : 카메라 본체141: rear optical system 151: camera body
152 : 촬상소자 201 : 렌즈군152: imaging device 201: lens group
202 : 렌즈 홀더 203 : 가이드 부싱202: lens holder 203: guide bushing
301 : 캠라인 302 : 캠판301: cam line 302: cam plate
303 : 가이드 레일 304 : 렌즈군 가이드 롤러303: guide rail 304: lens group guide roller
305 : 가이드봉 306 : 렌즈군 이동부 305: guide rod 306: lens group moving part
401 : 프리즘 402 : 빔 스프리팅면401: prism 402: beam splitting surface
601 : 유리 블록 701 : 회전체601 glass block 701: rotating body
702 : 빛 투과부 703 : 출발점 표시부702: light transmitting portion 703: starting point display portion
704 : 회전각 표식부 705 : 끼움 홀704: rotation angle marker 705: fitting hole
706 : 출발점 검지 센서 707 : 회전각 검지 센서706: starting point detection sensor 707: rotation angle detection sensor
801 : LCD셔터 802 : LCD셔터801: LCD Shutter 802: LCD Shutter
800 : 편광 빔 스프리터 811,812: 빔 스프리팅면 800: polarizing beam splitter 811,812: beam splitting surface
본 발명은 입체 카메라에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 입체적 영상을 얻기 위한 수단으로서 하나의 카메라 본체를 사용하고, 좌측 전군 광학계와 우측 전군 광학계에 의해 모아지는 독립된 각각의 광속을 반사광학계를 사용하여 합쳐지게 하여, 후군 광학계를 써서 카메라의 촬상소자 위에 결상하도록 하는 입체 카메라에 관한 것이다.The present invention relates to a three-dimensional camera, and more particularly, using a single camera body as a means for obtaining a three-dimensional image, and each of the independent luminous flux collected by the left front group optical system and the right front group optical system combined using a reflection optical system It relates to a three-dimensional camera which is formed so as to form an image on an image pickup device of a camera using a rear optical system.
촬상소자 상에 맺혀지는 좌측상과 우측상에 대한 영상신호를 선택적으로 얻기 위하여 전군 광학계의 경로에 교대로 좌측상 또는 우측상을 형성하는 빛만을 통과시키는 장치를 설치한다. In order to selectively obtain the image signals for the left and right images formed on the image pickup device, an apparatus for passing only the light that forms the left or right image alternately in the path of the entire optical system is provided.
광속이 합하여지도록 함에 있어서 사용되는 반사광학계는 반사경이나 프리즘 같은 광학적 수단으로 이루어진 반사광학계를 사용한다.The reflecting optical system used in bringing the light fluxes together uses a reflecting optical system made of optical means such as a reflector or a prism.
이는 동시에 각각의 전군 광학계가 물체를 바라보는 각도를 조정할 수 있는 장치를 갖추고 있다.At the same time, it is equipped with a device that can adjust the angle at which each group of optical systems look at the object.
종래 기술에서는 일반적으로 카메라 2대를 수평적으로 늘어 놓은 형태의 것이 많이 사용되었는데, 이 경우에는 두 카메라의 광축을 서로 평행하게 맞추는 것이 어렵고, 특히, 광학계로 줌렌즈를 사용하는 경우 줌 작동 시 좌측 광학계와 우측 광학계가 서로 별도로 조정되기 때문에 좌측상과 우측상의 배율을 일치시키는 것과 좌측상과 우측상의 중심을 일치시키는 것이 어렵다. In the prior art, two cameras are generally arranged horizontally. In this case, it is difficult to align the optical axes of the two cameras in parallel with each other. In particular, when using a zoom lens as an optical system, the left optical system is used during zoom operation. Since the and right optical systems are adjusted separately from each other, it is difficult to match the magnification of the left and right images and the center of the left and right images.
이와 같은 이유에서 가급적 카메라를 1대만 사용하는 방식이 선호되고 있다. For this reason, the use of only one camera is preferred.
하나의 촬상소자를 사용하는 카메라의 경우에는 좌측상과 우측상을 맺는 광속이 서로 별도의 광로를 통해 카메라의 촬상소자에 도달하도록 하기 위한 방법의 하나로 일반적인 카메라용 광학계 앞 또는 뒤에 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. In the case of a camera using one imaging device, one of the methods to ensure that the light beams connecting the upper left and the upper right reaches the camera's image pickup device through separate optical paths, such as a prism or a mirror in front of or behind a general camera optical system. By installing the optical adapter that is configured, the light beam constituting the left image and the light beam constituting the right image pass through a single lens, and a liquid crystal shutter is used as a method of alternately obtaining the left and right images. Doing.
이 때 프리즘이나 미러를 사용하여 빛의 경로를 꺾어주는 과정에서 좌측상을 형성하는 빛과 우측상을 형성하는 빛의 경로 길이에 차이가 생겨서 엄밀히는 좌측상과 우측상의 배율이나 결상 위치가 달라지게 된다.At this time, in the process of bending the light path using a prism or a mirror, there is a difference in the path lengths of the light forming the left image and the light forming the right image, so that the magnification and the image forming positions of the left and right images are different. do.
이와 같이 광학적 경로 길이 차이에 의해 상의 배율이나 결상 위치가 차이가 나는 현상은 특히 카메라에서 가까이 있는 물체를 촬영하고자 할 때 현저해진다. The difference in image magnification or image position due to the difference in optical path length becomes particularly remarkable when an object close to the camera is to be photographed.
즉, 가까이 있는 물체를 찍는 이른바 접사 촬영 시 좌측상과 우측상의 배율 변화 등이 너무 커져서 입체 촬영 자체가 아예 불가능하게 되거나, 촬영된 상을 재생하여 볼 때에 좌측상과 우측상의 크기나 위치 불일치로 인해 두통 등이 발생하게 된다. In other words, the so-called close-up of the close-up and the right-hand side of the so-called close-ups of taking objects close to each other becomes so large that stereoscopic imaging is not possible at all, or the size and position mismatch between the left and right sides when playing back the captured image. Headaches will occur.
또한, 이 방식에서는 촬영되는 범위, 즉, 화각을 크게 하기 위해서는 프리즘이나 미러 등이 커지게 되어 사용상에 많은 제약이 따르게 되고, 원리적으로 일정 어느 화각 이상에서는 상을 얻을 수 없다.In addition, in this system, the prism, the mirror, or the like becomes large in order to increase the photographing range, that is, the angle of view, which causes a lot of restrictions on use. In principle, the image cannot be obtained at a certain angle of view or higher.
평행광이 들어가서 평행광이 나오도록 되어 있는 이른바 어포컬 시스템을 렌즈 어댑터로 사용하는 경우에 기본적으로 수렴광속이 아닌 평행광속을 사용하므로 반사광학계에 쓰이는 반사광학부품의 크기가 지나치게 커지는 문제로 인해 화각을 크게 하기 어렵다.When the so-called apocal system is used as a lens adapter, the parallel light beam is used instead of the converged light beam. Therefore, the size of the reflective optical component used in the reflective optical system becomes too large. It is difficult to enlarge.
또한, 이러한 광학적 어댑터는 카메라 앞에 설치되는 기존 카메라 렌즈의 존재를 전제하고 있는 바, 통상적으로는 기존 카메라 렌즈의 제반 특성, 예를 들어 수차, 상점의 위치, 근접 촬영거리 등이 입체 촬영을 위해 설치되는 광학적 어댑터와 매칭이 되지 않아 상질이 현저하게 나빠진다든지, 촬영거리를 짧게 하기 어렵다든지 하는 문제가 발생하게 된다.In addition, such an optical adapter presupposes the existence of an existing camera lens installed in front of the camera. Typically, the characteristics of the existing camera lens, for example, aberration, store location, and close-up distance, are installed for stereoscopic imaging. There is a problem that the image quality is notably matched with the optical adapter that is not matched, or that it is difficult to shorten the shooting distance.
이러한 기존 기술에 비해 본 발명은 전체 광학계가 하나로 설계되어 수차 보정이 우수하고, 광학계로서의 완성도가 뛰어나게 된다.Compared with the existing technology, the present invention is designed to have a whole optical system as one, excellent aberration correction, and excellent as a complete optical system.
좌측상과 우측상을 교대로 얻는 방법에 있어서도 종전의 방법에서는 액정 셔 터를 사용하고 있는 데, 이 방법에서는 편광을 이용하여 빛을 지나가게 하거나 차단하므로, 원리상 빛을 지나가게 한 경우에도 최소한 빛의 절반은 손실이 일어나게 된다.In the method of acquiring the left and right images alternately, the liquid crystal shutter is used in the conventional method. In this method, the polarized light is used to pass or block the light. Half of the light is lost.
따라서, 본 발명은 사용하는 방법에서는 빛을 교대로 투과시키는 방법을 사용하게 되므로 편광 방향에 상관없이 모든 빛이 지나가게 되어 빛의 손실이 전혀 없거나 미미한 정도에 그치게 되어 광량이라는 측면에서 약 2배의 효율을 가진다. Therefore, the present invention uses a method of transmitting light alternately, so that all the light passes regardless of the polarization direction, so that there is no loss or only a slight loss of light, which is about twice the amount of light. Has efficiency.
또는 좌측상과 우측상의 중심을 맞춰주는 방법에 있어서도 종래의 방법은 광학적으로 동일한 구조를 갖지 않으므로 일반적으로 미러 중 하나를 회전시켜서 맞추게 되고 그 결과 상의 이동이 한쪽으로 치우치게 된다. In the method of centering the upper left image and the upper right image, the conventional method does not have an optically identical structure, and therefore, one of the mirrors is generally rotated to be aligned, and as a result, the image shifts to one side.
본 발명에서는 이와 같이 한쪽의 미러 또는 프리즘을 회전시켜서 좌측상과 우측상의 중심을 일치시키는 방법 이외에 좌측 광학계와 우측 광학계에서 광학적으로 동일한 위치에 있는 두개의 미러 또는 프리즘을 서로 반대 방향으로 같은 각도만큼 회전시켜주는 방법을 사용할 수 있다.In the present invention, in addition to the method of matching the center on the left and right images by rotating one mirror or prism in this way, two mirrors or prisms that are optically in the same position in the left optical system and the right optical system by the same angle in the opposite direction to each other You can use a method to make it work.
하나의 카메라 본체를 사용하면서도 좌측상과 우측상의 광로를 광학적으로 동일하게 함으로써 좌측상과 우측상의 배율 등의 차이를 없애 근접한 물체를 촬영할 때에도 높은 상질을 갖는 상을 얻을 수 있도록 한다. By using the same camera main body, the optical paths on the left and right images are optically identical, thereby eliminating the difference in magnification of the left and right images, so that an image having high image quality can be obtained even when photographing a close object.
또한, 종래에는 프리즘이나 미러를 사용한 반사광학계를 물체에서 가장 가까운 곳에 위치시킴으로써 촬영범위의 제약을 갖는데, 본 발명에서는 전군광학계를 물체에 가까운 곳에 위치시켜서 해당 광속을 수렴 광속으로 만들어주고, 반사광학 계를 그 뒤에 설치함으로써 촬영범위를 확장하고 그 크기를 작게 하고 있다.In addition, conventionally, a reflection optical system using a prism or a mirror is positioned closest to an object, thereby limiting the photographing range. In the present invention, the entire optical system is positioned close to an object to make the luminous flux into a converging light beam. Is installed behind it to extend the shooting range and reduce its size.
전군 광학계에 줌렌즈를 사용할 시 좌우 각각의 줌렌즈를 구성하는 렌즈군들을 하나의 렌즈 홀더에 고정시키는 방법을 사용하고 있다. When the zoom lens is used in all-optical systems, the lens groups constituting the left and right zoom lenses are fixed to one lens holder.
예를 들어, 좌측 전군 광학계와 우측 전군 광학계가 각각 3개의 렌즈군으로 이루어져있다고 할 때, 렌즈 홀더 1의 좌측에 좌측 전군 광학계를 구성하는 제 1 렌즈군을, 우측에 우측 전군 광학계를 구성하는 제 1 렌즈군을 설치하는 식이다. For example, when the left all-group optical system and the right all-group optical system each consist of three lens groups, the first lens group constituting the left all-group optical system on the left side of the lens holder 1, and the right constituting the right all-group optical system on the right side. One lens group is installed.
이와 같은 방식으로 렌즈 홀더 2의 좌측에 좌측 전군 광학계를 구성하는 제 2 렌즈군을, 우측에 우측 전군 광학계를 구성하는 제 2 렌즈군을 설치하고, 렌즈 홀더 3의 좌측에 좌측 전군 광학계를 구성하는 제 3 렌즈군을, 우측에 우측 전군 렌즈계를 구성하는 제 3 렌즈군을 설치한다. In this manner, the second lens group constituting the left all-group optical system is provided on the left side of the lens holder 2, the second lens group constituting the right all-group optical system is provided on the right side, and the left all-group optical system is formed on the left side of the lens holder 3. The third lens group is provided on the right side with a third lens group constituting the right all-group lens system.
하나의 판에 형성한 캠곡선을 이용하여 두 렌즈의 렌즈군 간의 상대 거리를 동시에 이동시킴으로써 좌측상과 우측상의 배율차 등을 최소화함을 목적으로 하고 있다.It aims to minimize the magnification difference on the left side and the right side by simultaneously moving the relative distance between the lens groups of the two lenses using the cam curve formed on one plate.
이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 입체 카메라는, 좌측상과 우측상을 얻기 위한 일련의 광학부품으로 형성된 좌우 두개의 전군 광학계와, 좌우 두개의 전군 광학계를 통과한 좌측상 및 우측상을 차단 및 통과시키는 셔터부와, 셔터부를 통과한 전군 광학계에 의해 받아들여지는 빛을 합쳐주기 위한 좌우 반사광학부의 사이에 빔 스프리터를 갖는 반사광학계와, 상기 반사광학계의 반사광학부를 회전시켜 반사된 빛의 좌측상과 우측상의 중심을 빔 스프리터에 일치시켜주 는 회전부와, 이 빛을 히나의 카메라 본체의 촬상소자에 결상시켜 주기 위한 후군 광학계로 구성된다. In order to achieve the above object, the three-dimensional camera according to the present invention, the left and right two front group optical system formed of a series of optical components for obtaining the left and right image, and the left and right image passing through the two left and right all group optical system. A reflection optical system having a beam splitter between the shutter unit for blocking and passing through, and a left and right reflection optical unit for combining light received by the entire optical system having passed through the shutter unit, and the light reflected by rotating the reflection optical unit of the reflection optical system; A rotating unit for matching the centers on the left and right sides of the beam splitter to the beam splitter, and a rear optical system for imaging this light on the image pickup device of the camera body of Hina.
이하, 본 발명에 따른 입체 카메라에 대해서 도면을 참조하여 설명하기로 한다. Hereinafter, a stereoscopic camera according to the present invention will be described with reference to the drawings.
도 1 은 본 발명에 따른 입체 카메라의 구성도이고. 도 2 는 전군 광학계중 하나의 렌즈군을 고정시키는 홀더를 나타내는 도면이고, 도 3 은 전군광학계를 줌렌즈로 한 경우의 가이드와 캠곡선을 설명하기 위한 예시한 도면이고, 도 4 는 4개의 프리즘으로 이루어진 빔 스프리터를 나타내는 도면이고, 도 5 는 좌측상과 우측상의 중심을 일치시키는 원리를 나타내는 도면이고, 도 6 은 좌측상과 우측상을 하나의 상으로 만들고 중심을 일치시키게 하는 반사광학계의 또 다른 예를 나타내는 도면이고, 도 7 의 (a)는 좌측상과 우측상을 교대로 얻기 위한 원형 셔터를 나타내는 도면이고, 도 7 의 (b)는 도 7 (a)에 따른 장치의 위치를 검지하는 상태를 나타내는 도면이고, 도 8 의 (a)는 좌측상과 우측상을 교대로 얻기 위한 LCD 셔터와 편광 빔 스프리터를 사용하여 방법을 나타내는 도면이고, 도 의 8 (b)는 8 (a)에 사용된 빔 스프리터를 설명하는 도면이고, 도 9는 본 발명의 반사광학계 회전부에 기어트레인 및 모터가 장착된 예를 나타내는 도면이고, 도 10은 본 발명의 반사광학계 회전부에 모터 및 위치검지센서가 장착된 예를 나타내는 도면이고, 도 11은 본 발명의 입체 카메라에 기계식 셔터가 좌우 각각 설치된 예를 나타내는 도면, 도 12는 본 발명의 입체 카메라의 전군광학계에 모터와 위치 건지기를 장착한 상태를 나타내는 도면이다.1 is a block diagram of a stereoscopic camera according to the present invention. FIG. 2 is a view illustrating a holder for fixing one lens group among all optical systems, and FIG. 3 is a view illustrating a guide and a cam curve when the entire optical system is a zoom lens, and FIG. 4 is a four prism. FIG. 5 is a view showing a principle of matching the center of the left and right phases, and FIG. 6 is another reflection optical system for making the left and right images into one phase and matching the centers. Fig. 7A is a view showing a circular shutter for alternately obtaining a top left image and a top right image, and Fig. 7B is a view for detecting the position of the apparatus according to Fig. 7A. 8 (a) is a diagram showing a method using an LCD shutter and a polarizing beam splitter for alternately acquiring the left and right images, and FIG. 8 (b) is shown in 8 (a). Used 9 is a view illustrating a beam splitter, and FIG. 9 is a view illustrating an example in which a gear train and a motor are mounted on the reflective optical system rotating part of the present invention, and FIG. 10 is an example in which a motor and a position detection sensor are mounted on the reflective optical system rotating part of the present invention. FIG. 11 is a view showing an example in which a mechanical shutter is installed on the left and right sides of the stereoscopic camera of the present invention, and FIG. 12 is a view showing a state in which a motor and a position deliverer are attached to the all-optical system of the stereoscopic camera of the present invention.
도 1 에서 본 발명의 입체 카메라는 좌측상을 얻기 위한 좌측 전군 광학계(101), 우측상을 얻기 위한 우측 전군 광학계(102), 두 전군 광학계에 의한 좌우 두개의 상 중심부를 일치시킴으로써 결과적으로 좌측 광학계와 우측 광학계가 물체를 바라보는 각도를 바꿔 주기 위한 좌우 회전부(121),(122)가 형성된다.In FIG. 1, the stereoscopic camera of the present invention coincides the left and right
두 전군 렌즈계에 의한 빛을 하나로 합쳐주기 위한 일련의 프리즘 또는 미러로 이루어진 반사광학부(111),(112)로 구성되는 반사광학계(110)가 형성된다.The reflective
반사광학계(110)로 통해 반사되어 합쳐진 빛을 카메라 본체(151)의 촬상소자(152)에 결상 시켜 주기 위한 후군 광학계(141)와 하나의 카메라 모듈로 구성된다.It consists of a group of
본 발명은 구성 방식에 따라 전군 광학계(101),(102) 또는 후군 광학계(141) 또는 전군 광학계(101),(102)와 후군 광학계(141) 모두에 줌렌즈를 사용할 수 있다.According to the present invention, a zoom lens may be used for all the group
본 발명에서는 편의상 전군 광학계만을 줌 렌즈로 형성한 경우를 중심으로 설명하기로 한다.In the present invention, a case where only the entire optical system is formed of a zoom lens will be described.
물체에서 발광하거나 반사된 빛은 사방으로 진행하여 이 중 일부가 좌측 전군 광학계(101)와 우측 전군 광학계(102)에 도달하게 되고, 이러한 빛들은 각각 좌측 전군 광학계(101)와 우측 전군 광학계(102)에 의해서 좌측상과 우측상을 형성하는 광속이 된다.The light emitted or reflected from the object travels in all directions, and some of the light reaches the left front group
이와 같이 별개의 전군 광학계(101),(102)에 의해서 모아진 광속을 하나로 합쳐주기 위해서 프리즘 또는 미러들로 구성된 반사광학계(110)를 투과 및 반사시키도록 하여 사용한다.Thus, in order to combine the light beams collected by the separate all-
도 1 에 도시된 바와 같이, 반사광학부(111),(112)는 반사 광학 부품으로 프리즘을 사용한 예로 설명하고 있으나, 프리즘 대신에 미러를 사용하는 경우에도 그 효과는 동일하다.As illustrated in FIG. 1, the reflective
전군광학계에서 미러를 사용하면 광로정을 바꿔줄 수 있어 전군광학계의 외경 길이 조절이 가능하고 더욱 컴팩트하게 만들 수 있고 평면 미러가 아닌 곡면 미러인 경우에는 렌즈와 같이 빛을 모으거나 상이 맺도록 할 수 있다.In all-optical optics, mirrors can be used to change the optical path, allowing the outer diameter of the all-optical optics to be adjusted and made more compact. In the case of curved mirrors rather than flat mirrors, light can be collected or formed like a lens. have.
좌측상과 우측상을 형성시키는 별개의 전군 광학계(101),(102)는 좌우에 동일한 렌즈계가 사용될 뿐만 아니라, 좌우 전군 광학계(101),(102) 또는 후군 광학계(141) 또는 전군 광학계(101),(102)와 후군 광학계(141) 모두에 줌렌즈를 사용할 수 있다.The separate front group
전군 광학계(101),(102)에 줌렌즈를 사용할 경우, 도 2에서 보는 바와 같이, 전군 광학계는 렌즈가 렌즈를 고정하는 홀더(202)에 장착되고, 홀더(202)의 네 귀퉁에는 가이드봉(305)에 끼워져 슬라이딩되는 가이드 부싱(203)이 형성된다.When a zoom lens is used for the all-
도 3 에 도시된 바와 같이, 박스형 프레임 틀의 내측에 위치되도록 일측부에는 렌즈군 가이드롤러(304)를 갖는 렌즈군 이동부(306)가 일정간격을 두고 형성되고, 상기 렌즈군 이동부(306)의 간격을 조절하도록 이동시키는 렌즈군 가이드롤러(304)가 끼워져 슬라이딩되면서 이동되도록 캠라인(301)을 갖는 캠판(302)이 상부측에 형성된다.As shown in FIG. 3, a lens
또한, 렌즈군 이동부(306) 대신 홀더(202)를 직접 장착해서 사용할 수 있음은 물론이다.In addition, the
상기 캠판(302)에 형성된 캠라인(301)은 일정간격을 두고 전후로 형성된 한 쌍의 렌즈군 이동부(306)의 간격을 조절하기 위해 제조시에 폭의 길이를 달리 조절할 수 있다.The
상기 렌즈군 이동부(306)가 전후진 운동되게 캠판(302)을 수평으로 이동 가능하도록 양단에는 가이드레일(303)이 형성된다.
이와 같이 형성된 하나의 캠판(302)에 새겨진 캠라인(301)을 따라 렌즈군 가이드롤러(304)가 따라 이동되므로 좌우 렌즈군 이동부(306)는 캠라인(301)을 따라 움직이므로 좌우 동일한 줌 동작을 하게 된다. 즉, 가이드봉(305)이 네 모서리측에 위치된 상태로 이를 따라 슬라이딩되면서 이동되도록 렌즈군 이동부(306)의 전후 한 쌍이 끼워져 있기 때문에 캠판(302)의 수평이동에 따라 캠라인(301)에 끼워져 있는 렌즈군 가이드롤러(304)가 따라 이동되기 때문에 전후진 이동된다.Since the lens
본 발명의 좌우 전군 광학계(101),(102)는, 렌즈 홀더(202)에 일체로 고정된 상태로 좌우 렌즈군 이동부(306)에 고정되기 때문에, 캠판(302)에 형성된 하나의 캠라인(301)을 따라 좌측 광학계와 우측 광학계가 일체로 동시에 움직이게 하기 위하여 좌측과 우측 전군 광학계에 해당되는 렌즈군이 하나로 고정된다.Since the left and right front group
하나의 렌즈 홀더(202)에 고정된 좌측 광학계 및 우측 광학계는 좌우 렌즈군 이동부(306)에 고정된 상태로 이동되기 때문에 렌즈군 이동부(306)는 이동시에 광축이 틀어지지 않고 전후로 비틀림 없이 이동시키도록 가이드봉(305)이 설치된다.Since the left optical system and the right optical system fixed to one
따라서, 렌즈군 이동부(306)는 가이드봉(305)을 따라 전후진 되면 이동되기 때문에 렌즈의 광축이 틀어지지 않는다.Therefore, since the lens
캠판(302)을 좌우측으로 이동시키면 캠라인(301)의 위치가 바뀌기 때문에, 이를 따라 이동되는 렌즈군 이동부(306)는 전후로 이동되면서 줌 기능을 하게 된다.When the
본 발명은 좌측상을 얻기 위한 좌측 전군 광학계와 우측상을 얻기 위한 우측 전군 광학계는 동일한 구조의 광학계가 사용됨으로 좌우 광학계의 광학적 대칭성은 가까이 있는 물체를 촬영하는 경우에도 좌측 전군 광학계와 우측 전군 광학계가 광학적으로 동일한 경로를 지나게 되고, 광로정에 차이를 가져오지 않기 때문에 배율의 현저한 차이나 상질의 현저한 저하 없이 근접촬영이 가능하다.According to the present invention, the left front group optical system and the right front group optical system for obtaining the left image and the right front group optical system for obtaining the right image have the same structure. Since the optical path passes through the same path and does not make a difference in the optical path, close-up photography is possible without a significant difference in magnification or a significant decrease in image quality.
도 5 에 도시된 바와 같이, 프리즘 또는 반사경인 반사광학부(111),(112)를 회전부(121),(122)에 설치하여 그 각도를 조정할 수 있게 함으로써 촬상소자 상에서 좌측 전군 광학계(101)와 우측 전군 광학계(102)에 의한 상의 중심부를 일치시켜줄 수 있다. 즉, 물체가 가까이에 있을수록 좌측 광학계(101)와 우측 광학계(102)가 물체를 바라보는 각이 커지게 되어 촬상소자에서 좌측상과 우측상의 중심이 서로 많이 어긋나게 된다.As shown in FIG. 5, the reflecting
따라서, 각각 좌측과 우측의 해당 반사광학부(111),(112)를 도 5에 도시된 바와 같이, 회전부(121),(122)를 이용해 그 각도를 조절하도록 서로 반대 방향으로 회전시켜서 좌측상과 우측상의 중심을 일치시킬 수 있다.Accordingly, as shown in FIG. 5, the corresponding reflection
또한, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 회전부(121),(122)에 모터(114)에 기어트레인(115)을 이용해 반사광학부(111),(112)를 회전시킬 뿐만 아니라, 회전부에 장착된 반사광학부(111),(112)의 회전각의 정밀한 제어를 위해 위치검지센서 (116)를 장착시키고 있다.In addition, as shown in FIGS. 9 and 10, not only the rotating
상기와 같이 기어트레인(115)을 이용해 모터(114)의 구동력을 이용해 미세하게 회전부(121),(122)를 회전시켜 반사광학부(111),(112)를 통해 입사되는 상을 정확히 제어하고, 위치검지센서(116)를 이용해 정밀한 제어를 할 수 있는 특징이 있다.As described above, the
반사광학부(111),(112)에 의해 반사되어 꺾여진 상은 중앙에 위치된 빔 스프리터(113)를 통해 후군 광학계(141)로 통과시킨다.The image reflected and folded by the reflection
상기 빔 스프리터(113)는 4개의 프리즘(401)으로 형성되며, 2개의 빔 스프리팅면(402)을 갖고 있다.The
상기 빔 스프리팅면(402)은 반사면에서의 흡수로 인한 빛의 손실을 막기위해 투명한 유전체 박막을 중첩시켜 사용하거나 빛의 입사각도가 반사도 또는 투과도에 미치는 영향을 감소시키기 위해 얇은 금속막을 사용하는 것이 좋다.The
또한 다른 방법으로는 도 6 에 도시된 바와 같이, 평면 미러 또는 프리즘을 좌측 또는 우측 중 하나만 회전하도록 하여 일치시킬 수도 있다. 즉, 전군 광학계(101),(102)를 통과한 좌측상만의 각도만을 틀어주기 위해 회전부(121)를 이용해 반사광학부(111)를 회전시킨 후 중앙에 위치된 반사광학부를 통해 빔 스프리터(113)를 통과하게 하고, 우측상은 유리블럭(601)을 통과시켜 반사광학부를 통해 빔 스프리터(113)로 반사시켜 상을 모와 촬상소자로 비춰지게 한다.Alternatively, as shown in FIG. 6, the planar mirror or prism may be rotated to match only one of the left and right sides. That is, the
상기 유리블럭(601)은 프리즘을 사용한 경우 광로정을 보정해주기 위한 수단으로 사용된다.The
상기와 같은 방법과는 반대측의 우측 전군 광학계(102)측을 통과한 우측상을 각도만을 변경시켜 상의 위치를 맞출 시에도 평면 미러 또는 프리즘의 위치만을 바꾸어 사용해도 무관하다.The right image passing through the right front
좌측상과 우측상을 번갈아 얻기 위한 수단에 대한 예시를 도 7의 a, b를 참조하여 구체적으로 설명한다.An example of a means for alternately obtaining the upper left image and the upper right image will be described in detail with reference to a and b of FIG. 7.
도 7의 a, b는 셔터의 회전체(701)를 나타낸 것으로, 통상적으로 얇은 판에 회전축(705)을 중심으로 하고, 좌우대칭 또는 이에 가깝게 180도 정도에 해당하는 부분이 빛을 통과시킬 수 있는 빛 투과부(702)를 형성시키고 있다.7A and 7B show a
회전체(701) 중앙에 형성된 회전축(705)에는 도시하지는 않았지만 모터에 의해 회전되도록 구성되어 있는 것으로, 셔터 회전체(701)의 회전 시 좌측 전군 광학계 또는 우측 전군 광학계가 장착된 위치에 빛 투과부(702)가 회전되어 위치되면 빛이 통과되고, 반대측 부분으로 회전되면 빛이 가려지게 할 수 있어 선택적으로 영상을 얻을 수 있도록 셔터가 작동된다.Although not shown, the
셔터 회전체(701)의 재료로는 투명체, 불투명체 모두 가능하며, 투명체의 경우에는 빛이 통과하지 않아야 하는 부분에 불투명 도료를 칠하거나, 얇은 불투명체를 덧붙여 사용할 수 있으며, 불투명체를 사용하는 경우에는 빛이 통과해야 하는 부분 만큼 제거해줌으로써 목적을 달성할 수 있다.The material of the
상기 셔터 회전체(701)의 회전각을 인지할 수 있는 회전각 표시부(704), 검지센서(707)가 형성되고, 상기 셔터의 회전 출발점을 인지할 수 있는 회전 출발점 표시부(703) 및 회전 출발점 검지센서(706)가 형성된다.A rotation
셔터 회전체(701)의 외곽 부분에 동일 원주 상에 회전각 표시부(704)와 같은 일련의 표식을 설치하여 이 표식을 사용하여 검지센서(707)를 이용해 위치를 검지한다.A series of marks, such as the rotation
모터를 사용하여 셔터 회전체(701)를 회전시킬 때에 셔터 회전체(701)가 어느 위치에 있는지를 수 있도록 하여 도시하지는 않았지만 모터 속도를 제어함으로써 정해진 시점에 셔터 회전체(701)가 필요한 위치에 오게 작동된다.When the
또한, 회전각 표시부(704) 이외에 또 하나의 표식으로 회전 출발 표시부(703)를 설치하여 매 회전마다 출발점 검지센서(706)에 의해 회전의 출발점을 검지할 수 있도록 하여 셔터 회전체(701)의 회전시 발생할 수 있는 누적 위치 검지 오차를 리셋 시켜주는 역할을 한다.Further, in addition to the rotation
이러한 목적을 달성하기 위한 표식의 한 예로서는, 셔터 회전체(701)에 표식을 하고 표식에 해당하는 위치에 회전체(701)의 한쪽 방향에 빛을 보내는 장치를, 반대편 방향에 빛을 검지하는 장치를 설치하여 표식이 검지센서(707) 부분에 왔을 때 빛을 보내는 장치에서 보낸 빛을 검지센서(707)에서 받을 수 있도록 하여 위치를 검지할 수 있다.As an example of a mark for achieving this purpose, a device for marking the
또 다른 예로서는, 셔터 회전체에 빛이 투과하는 부분을 만들어 이것을 표식으로 삼고, 한쪽 방향에 빛을 보내는 장치를 표식에 대하여 비스듬히 설치하여 셔터 회전체가 회전함에 따라서 빛을 보내는 장치에서 발사된 빛이 셔터도 회전체에서 반사되도록 하고, 표식이 있는 부분에 오면 빛이 투과하여 반사된 빛이 없도록 한다.As another example, a light transmitting part is made on the shutter rotating body, which is used as a mark, and a device that emits light in one direction is installed at an angle to the marking so that the light emitted from the transmitting device as the shutter rotating body rotates. The shutter is also reflected from the rotating body, and when it comes to the marked area, the light is transmitted and there is no reflected light.
이와 같이 셔터 회전체(701)에서 반사된 빛을 받아들일 수 있는 위치에 출발점 검지센서(706)를 설치하여 반사된 빛이 들어오고 안 들어오는 것에 의해서 회전의 출발점을 검지할 수 있다.In this way, the starting
또한, 도 8a, 8b에 도시된 바와 같이, LCD 셔터(801,802)와 편광 빔 스프리터(800)를 이용해서 좌측상과 우측상을 번갈아 얻을 수도 있다. LCD 셔터는 편광 현상을 이용하여 빛을 차단하거나 통과하게 하는바 통과한 빛이 편광이 된다.In addition, as shown in FIGS. 8A and 8B, the left and right images may be alternately obtained using the
따라서, 편광 빔 스프리터를 구성함에 있어서 두 대각면에서 반사되는 빛의 편광이 서로 수직하게 만들어주고, 좌측상과 우측상을 만들어주는 빛의 편광 방향이 편광 빔 스프리터의 편광방향에 같게 서로 수직이 되도록 LCD 셔터를 설치하여 좌우 LCD 셔터를 번갈아 개폐 시켜 줌으로써 좌측상과 우측상을 번갈아 얻을 수 있다.Therefore, in constructing the polarizing beam splitter, the polarizations of the light reflected from the two diagonal planes are perpendicular to each other, and the polarization directions of the light making the left and right images are perpendicular to each other in the same polarization direction of the polarizing beam splitter. By installing an LCD shutter to open and close the left and right LCD shutters alternately, the upper left and the upper right can be obtained alternately.
그뿐만 아니라, LCD 셔터 등을 사용하지 않고 도 11에 도시된 바와 같이, 일반적으로 사용되는 기계식 셔터(132),(134)를 각각에 설치하여 좌우측의 상을 교대로 얻을 수 있다.In addition, as shown in FIG. 11 without using an LCD shutter or the like,
상기 반사광학계는 편광 빔 스프리터와 광학부품으로 구성되며, 도 11 에 도시된 바와 같이 셔터를 두개의 LCD 셔터로 장착하거나 또는 한 개의 셔터로 장착 한 후에 좌측상과 우측상을 번갈아 얻기 위한 장치로 사용하고, 좌측과 우측 LCD 셔터를 통과한 빛이 서로 수직한 편광방향을 갖도록 하여 빔 스프리터와 LCD 셔터의 조합에 의해 좌측상과 우측상을 분리시켜 입체상을 얻을 수 있다.The reflective optical system is composed of a polarizing beam splitter and an optical component, and is used as an apparatus for acquiring an upper left image and an upper right image after mounting a shutter with two LCD shutters or a single shutter as shown in FIG. 11. In addition, since the light passing through the left and right LCD shutters have a polarization direction perpendicular to each other, a stereoscopic image can be obtained by separating the left and right images by a combination of the beam splitter and the LCD shutter.
도 12 에 도시된 바와 같이, 전군광학계에 모터(118)와 위치 검지기(119)를 장착해 모터(118)의 작동에 의해 캠판(302)을 이동시키므로 렌즈들이 캠판의 캠라인을 따라 전후로 움직이므로 줌렌즈의 작동상태를 세밀하게 조절할 수 있다.As shown in FIG. 12, since the
따라서, 위치 검지기(119)가 캠판(302)의 이동 위치를 검지하므로 줌렌즈의 초점거리를 측정할 수 있다.Therefore, since the
본 발명은 상기와 같은 입체 카메라에 의해 입체상을 얻을 때에 좌측상을 얻는 광경로와 우측상을 얻는 광경로를 광학적으로 같게 함으로써 근접한 물체를 촬영할 때에도 광로의 차이로 인한 상의 변화가 없도록 하여 촬영시 입체감을 효과를 높일 수 있다.According to the present invention, when the stereoscopic image is obtained by the stereoscopic camera as described above, the optical path for obtaining the left image and the optical path for obtaining the right image are optically the same so that there is no change in the image due to the difference in the optical path even when photographing a close object. The three-dimensional effect can be enhanced.
하나의 카메라 본체를 사용함으로써 두개의 영상을 디지털 작업할 번거로움이 없다.Using one camera body eliminates the hassle of digitally working on two images.
전군 광학계의 줌기능을 각각 조정할 필요가 없이 하나로 조정 가능하게 함으로써 줌 구조가 동일하여 배율차가 생기지 않는 특징이 있다.It is possible to adjust one by one without the need to adjust the zoom function of the entire optical system.
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