KR20070005123A

KR20070005123A - 입체영상을 생성하는 광학계

Info

Publication number: KR20070005123A
Application number: KR1020050060262A
Authority: KR
Inventors: 김학철
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2005-07-05
Filing date: 2005-07-05
Publication date: 2007-01-10
Also published as: KR100709370B1

Abstract

입체영상을 생성하는 광학계가 개시된다. 본 광학계는 피사체에 대응되는 광학상의 크기를 가변시킨 후, 포커싱(focusing)하는 렌즈유닛, 렌즈유닛의 광축에 일치되도록 설치되며, 광학상을 광학상과 같은 형태를 가지는 우측상 및 좌측상으로 분리하는 프리즘, 및 우측상 및 좌측상이 서로 인접하여 결상되는 촬상소자를 포함한다. 이에 따라 고화질의 입체영상을 용이하게 생성할 수 있게 된다.

광학계, 바이프리즘, 렌즈, 입체영상

Description

입체영상을 생성하는 광학계 { Optical system to take a picture of cubic image }

도 1a 내지 도 1c는 종래의 입체영상 생성방법을 설명하기 위한 도면,

도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 광학계에 채용되는 바이프리즘을 설명하기 위한 도면,

도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 광학계의 구성을 나타낸 도면, 그리고,

도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 광학계에 채용된 바이프리즘에 의해 결상되는 상을 예시한 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

300 : 광학계 310 : 프런트렌즈부

320 : 줌렌즈부 330 : 고정렌즈부

340 : 포커스렌즈부 350 : 바이프리즘

360 : 촬상소자

본 발명은 입체영상을 생성하는 광학계에 관한 것으로, 보다 상세하게는 바 이프리즘(bi-prism)을 광학계의 구성에 포함시켜, 하나의 피사체에 대응되는 두 개의 상을 촬상소자에 결상함으로써, 입체영상을 생성하는 광학계에 관한 것이다.

종래에는, 입체영상을 생성하기 위해서 두 대의 카메라를 이용하여, 좌(left)상 및 우(right)상을 촬영한 후, 촬영된 두 개의 영상을 합성함으로써, 입체영상을 표시할 수가 있었다. 이 경우에는, 두 대의 카메라가 필요하게 되어, 가격이 높아지고, 부피 및 무게가 커진다. 또한, 두 대의 카메라를 소정 각도로 위치시킨 후, 하나의 카메라를 평행이동하면서, 피사체를 촬영해야하기 때문에 복잡한 조정장치가 필요하고, 두 대의 카메라 간의 특성 차이를 보정하기가 쉽지 않다는 단점이 있었다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 한 가지 방법으로, 바이프리즘을 이용한 입체영상 촬영방법이 있다.

도 1a 내지 도 1c는 종래의 입체영상 촬영방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 1a 내지 도 1c에 도시된 바이프리즘(10)은 하나의 둔각과 두 개의 예각(α1 및 α2)을 가지는 이등변삼각형 모양이다. 도 1a 및 도 1b에 도시한 바와 같이 3차원 공간상의 포인트 A 및 포인트 B가 바이프리즘(10)을 통과하면서, 3차원 공간상의 다른 포인트 A' 및 포인트 B'으로 이동하게 된다. 이와 같이, 바이프리즘(10)에 의해 가상의 두 점으로 변환되는 영역은 도 1c에 도시한 빗금 친부분과 같다.

3차원 공간상의 포인트 C가 바이프리즘에 의해 가상의 포인트 C1 및 포인트 C2로 변환되어, 카메라(20)에 투영된다. 이때, 바이프리즘(10)에 의해 변환된 두 포인트(C1,C2)간의 거리(D)는 포인트 C와 바이프리즘(10)간의 거리(d)가 클수록 더 커지게 된다.

이상과 같이, 종래에는 바이프리즘(10)을 카메라(20)의 전면에 위치시켜, 하나의 영상을 대응되는 두 개의 영상으로 분리시킨 후, 카메라(20)에 투영시켜야 하기 때문에, 바이프리즘(10)을 카메라(20)에 부착시켜 적절한 거리를 조절해야 한다. 이로 인해, 카메라(20)의 사이즈가 증가하게 되고, 사용자는 바이프리즘(10)을 이용하여, 입체영상을 촬영하는데 불편함을 느끼게 된다. 또한, 바이프리즘(10)에 의한 분산현상에 의해 색의 번짐 현상이 발생하여, 화질이 악화되기도 한다.

따라서, 본 발명의 목적은 카메라의 사이즈 증가 없이 고화질의 입체영상을 촬영하기 위해, 바이프리즘을 카메라의 광학계 내부에 설치하여, 입체영상을 생성하기 위한 광학계를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광학계는 피사체에 대응되는 광학상의 크기를 가변시킨 후, 포커싱(focusing)하는 렌즈유닛, 상기 렌즈유닛의 광축에 일치되도록 설치되며, 상기 광학상을 상기 광학상과 같은 형태를 가지는 우측상 및 좌측상으로 분리하는 프리즘, 및 상기 우측상 및 상기 좌측상이 서로 인접하여 결상되는 촬상소자를 포함한다.

본 발명에 따른 광학계에 구비된 상기 프리즘은 하나의 둔각 및 두 개의 예각을 가지는 이등변삼각형 모양의 바이프리즘(bi-prism)인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 광학계에 구비된 상기 렌즈유닛은 상기 피사체에 대응되는 입사광을 소정 각으로 수렴시키는 프런트(front)렌즈부, 상기 프런트렌즈부와 동일 광축을 따라 움직일 수 있도록 설치되어 상기 광학상의 크기를 가변시키는 줌(zoom)렌즈부, 상기 줌렌즈부와 동일한 광축상에 배치되어, 크기가 가변된 광학상을 전달하는 고정(fixed)렌즈부, 및 상기 줌렌즈부의 이동에 따른 상점이동을 보상함과 동시에, 상기 광학상이 결상되는 상면에 상기 피사체에 대응되는 상기 광학상을 포커싱(focusing)하는 포커스(focus)렌즈부를 포함하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 바이프리즘은 상기 포커스렌즈부와 상기 촬상소자 사이에 위치하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 촬상소자는 CCD(charge coupled device)인 것을 특징으로 한다.

이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 보다 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 광학계에 채용되는 바이프리즘을 설명하기 위한 도면이다.

도 2를 참조하면, 바이프리즘(100)은 상이 결상되는 촬상소자(150)의 상면(155)쪽에 위치한다. 본 광학계에 채용되는 바이프리즘(100)은 하나의 둔각과 두 개의 예각(α1 및 α2)을 가지는 이등변삼각형 모양이다.

도 2에 도시한 바와 같이, 바이프리즘(100)은 바이프리즘(100)의 가운데에 있는 모서리를 경계로 포인트 D에 대응되는 입사광이 꺾이는 방향을 서로 반대로 만들어 주는 역할을 하게 되며, 이로 인해 포인트 D1 및 포인트 D2에 대응되는 광학상이 촬상소자(150)의 상면(155)에 결상된다.

도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 광학계의 구성을 나타낸 도면이다.

도 3을 참조하면, 본 광학계는 프런트(front)렌즈부(110), 줌(zoom)렌즈부(120), 고정(fixed)렌즈부(130), 포커스(focus)렌즈부(140), 바이프리즘(100), 및 촬상소자(150)를 구비한다.

프런트렌즈부(110)는 피사체(200)에 대응되는 입사광을 소정 각으로 수렴시킨다.

줌렌즈부(120)는 프런트렌즈부(110)와 동일한 광축을 따라 움직일 수 있도록 설치되어, 입사되는 광학상의 크기를 가변시킨다.

고정렌즈부(130)는 줌렌즈부(120)와 동일한 광축상에 배치되어, 크기가 가변된 광학상을 후술 되는 포커스렌즈(140)에 전달한다.

포커스렌즈(140)는 줌렌즈부(120)의 이동에 따른 상점이동을 보상함과 동시에 광학상이 결상되는 촬상소자(160)의 상면에 피사체에 대응되는 상을 포커싱한다.

바이프리즘(150)은 광축이 렌즈유닛(110,120,130,140)의 광축에 일치되도록 설치되며, 렌즈유닛(110,120,130,140)을 통과한 광학상이 바이프리즘(100)을 통과하면서, 두 개의 상으로 변환되어, 촬상소자(150)에 결상된다.

촬상소자(150)는 입사광을 전기적인 신호로 변환하여, 영상을 얻는 장치로 사람의 눈의 망막에 해당하는 것으로, 본 광학계의 촬상소자(150)로는 CCD(charge coupled device)가 사용된다.

도 4에 도시한 바와 같이 피사체(200)에 대응되는 광이 프런트렌즈부(110), 줌렌즈부(120), 고정렌즈부(130), 및 포커스렌즈부(140)를 통과하면서, 상하 반전된 상태의 광학상(220)으로 변환된다. 그리고, 상하 반전된 상태의 광학상(220)이 바이프리즘(150)을 통과하면서, 좌측상(240) 및 우측상(260)으로 변환되어 촬상소자(150)의 상면(155)에 결상된다.

이상과 같이 광학계의 내부에 바이프리즘(100)을 설치하여, 바이프리즘(100)을 통해 하나의 피사체에 대응되는 광학상(220)을 좌측상(240) 및 우측상(260)으로 분리한 후, 촬상소자(150)의 상면(155)에 결상시킴으로써, 입체영상을 생성할 수 있게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 바이프리즘을 광학계의 내부에 배치함으로써, 한 대의 카메라를 사용하여 움직이는 물체를 쉽게 촬영하여, 입체영상을 생성할 수 있고, 카메라의 사이즈를 증가시키지 않고도 고화질의 입체영상을 생성할 수 있다.

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

Claims

피사체에 대응되는 광학상의 크기를 가변시킨 후, 포커싱(focusing)하는 렌즈유닛;

상기 렌즈유닛의 광축에 일치되도록 설치되며, 상기 광학상을 상기 광학상과 같은 형태를 가지는 우측상 및 좌측상으로 분리하는 프리즘; 및

상기 우측상 및 상기 좌측상이 서로 인접하여 결상되는 촬상소자;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학계.
제1항에 있어서,

상기 프리즘은 하나의 둔각 및 두 개의 예각을 가지는 이등변삼각형 모양의 바이프리즘(bi-prism)인 것을 특징으로 하는 광학계.
제2항에 있어서,

상기 렌즈유닛은,

상기 피사체에 대응되는 입사광을 소정 각으로 수렴시키는 프런트(front)렌즈부;

상기 프런트렌즈부와 동일 광축을 따라 움직일 수 있도록 설치되어 상기 광학상의 크기를 가변시키는 줌(zoom)렌즈부;

상기 줌렌즈부와 동일한 광축상에 배치되어, 크기가 가변된 광학상을 전달하는 고정(fixed)렌즈부; 및

상기 줌렌즈부의 이동에 따른 상점이동을 보상함과 동시에, 상기 광학상이 결상되는 상면에 상기 피사체에 대응되는 상기 광학상을 포커싱(focusing)하는 포커스(focus)렌즈부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학계.
제3항에 있어서,

상기 바이프리즘은 상기 포커스렌즈부와 상기 촬상소자 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 광학계.
제1항에 있어서,

상기 촬상소자는 CCD(charge coupled device)인 것을 특징으로 하는 광학계.