KR20070074996A - 3차원 구동방식의 양안식 카메라 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 양안식 카메라 장치에 관한 것으로, 모바일용 단말기 또는 CCTV의 양안식 입체 및 거리측정 장치와, 항공기, 인공위성 거리측정 장치, 및 자동차, 로봇 등의 거리측정 장치에 적용되는 작동 메커니즘에 관한 것이다.
이를 위한 본 발명에 의한 3차원 구동 방식의 양안식 카메라 장치는, 제1 및 제2 양안식 카메라와, 상기 제1 및 제2 양안식 카메라 각각을 동일한 각도만큼 서로 대칭되는 방향으로 동시에 회전시키기 위한 카메라구동부를 포함하는 카메라조립체; 상기 카메라조립체를 수평면에서 회전구동시키기 위한 수평회전구동부; 상기 수평회전구동부를 수직면에서 소정각도로 회전구동시키기 위한 수직회전구동부; 및 상기 수직회전구동부를 고정하고 지지하기 위한 베이스 플레이트를 포함한다.
양안식, 입체, 3차원 구동, 거리측정, 수직구동, 수평구동
Description
도 1은 본 발명에 의한 3차원 구동방식의 양안식 카메라 장치의 사시도.
도 2는 본 발명에 의한 3차원 구동방식의 양안식 카메라 장치의 평면도.
도 3은 본 발명에 의한 3차원 구동방식의 양안식 카메라 장치의 정면도.
도 4는 본 발명에 의한 3차원 구동방식의 양안식 카메라 장치의 측면도.
도 5는 본 발명에 의한 3차원 구동방식의 양안식 카메라 장치 중 양안식 카메라가 같은 각도로 서로 대칭적으로 회전할 경우의 거리측정 모식도.
도 6은 본 발명에 의한 3차원 구동방식의 양안식 카메라 장치 중 카메라조립체가 수평면에서 회전할 경우의 거리측정 모식도.
도 7은 본 발명에 의한 3차원 구동방식의 양안식 카메라 장치 중 수평회전구동부를 수직면에서 소정각도로 회전할 경우의 거리측정 모식도.
<도면의 주요 부호에 대한 설명>
100 : 3차원 구동방식의 양안식 카메라 장치
10 : 카메라조립체 11, 12 : 제1 및 제2 양안식 카메라
13 : 카메라구동부 14, 15 : 제1 및 제2 회전판
16, 17 : 제1 및 제2 기어 18 : 상부 케이스
20 : 수평회전구동부 21 : 중앙부 케이스
22 : 수평회전용 구동모터
30 : 수직회전구동부 31 : 하부 케이스
32 : 중앙부 케이스 구동모터
40 : 베이스 플레이트
본 발명은 양안식 카메라 장치에 관한 것으로, 모바일용 단말기 또는 CCTV의 양안식 입체 및 거리측정 장치와, 항공기, 인공위성 거리측정 장치, 및 자동차, 로봇 등의 거리측정 장치에 적용되는 작동 메커니즘에 관한 것이다.
보다 구체적으로는 2개의 양안식 카메라를 이용하고 이러한 카메라의 3차원 동작으로 초점거리를 조정하여 이에 따른 3차원 입체영상 및 거리측정을 가능하도록 하는 3차원 구동 메커니즘을 포함하는 양안식 카메라 장치에 관한 것이다.
최근 정보 통신 기술의 비약적인 발전에 의하여 데이터 통신 속도의 향상이나 데이터 통신량의 확대가 실현되고, 휴대전화나 노트북 등의 모바일계의 전자기 기에는 CCD 이미지센서나 CMOS 이미지센서 등의 촬상소자가 실장되는 것이 보급되고 있으며, 이들은 문자 데이터 외에 카메라 모듈에 의하여 촬상된 화상 데이터를 실시간 처리로 송신할 수 있게 된다.
또한, 이러한 단순 촬상기능 뿐만 아니라, 최근에는 거리측정 기능의 요구가 더해져서 모바일용 단말기에 이러한 기능까지도 부가하려는 시도의 연구가 진행되고 있으며 이러한 거리측정 기능이 부가된 모바일용 단말기에 대하여는 대한민국 공개특허 제2005-0102520호 등에 개시되어 있다. 상기 특허공개공보에는 특정파장을 갖는 레이저빔을 방사한 후 물체에 의해 반사되어 되돌아오는 레이저빔을 카메라 모듈을 통해 수광함에 따라 카메라 모듈의 촬상소자에 촬상된 레이저빔의 위치를 확인한 후 촬상소자의 기준점으로부터의 거리를 산출하여 상기 물체와 모바일용 단말기 사이의 실제 이격거리를 측정하기 위한 방법이 개시되어 있다. 이와 같이 종래의 거리측정 기술은 레이저를 이용하거나 또는 초음파, 적외선을 이용하여 거리를 측정하는 것이 일반적이다.
그러나, 이러한 레이저를 이용한 거리측정 방법에 있어서는, 방사된 레이저의 반사를 위해 어느 정도 크기 이상의 타깃 물체(목표물)가 반드시 요구되는 문제점이 있다.
한편, 양안식 카메라(입체영상 카메라: Stereoscopic Camera)를 이용하여 획득한 입체영상을 분석하고 시차측정을 통해서 거리를 계산할 수도 있으며, 이러한 양안식 카메라를 이용하여 거리를 산출하는 방법에 관한 것으로는 미국특허 US 4,751,570 등에 이미 개시되어 있다.
그러나, 상기 미국특허 US 4,751,570에서는 비젼센서 사이의 각도를 물체의 거리에 따라 미리 저장된 정보를 이용하여 제어하는 방식으로서, 이러한 방식과 같이 비젼센서 사이의 각도에 대한 물체 거리 정보를 미리 저장하여 사용하는 경우에는 카메라의 종류, 렌즈의 초점거리 및 카메라 사이의 거리 등과 같은 변수가 변동될 경우마다 각 정보의 갱신이 필수적으로 요구되는 문제점이 있었다.
또한, 상기 미국특허 US 4,751,570에서는 2대의 카메라가 단지 2차원적으로만 회동하기 때문에, 초점조정을 위한 구동범위가 좁고, 실지 사람 눈과는 영상 효과 측면에서 차이가 있으며, 그 적용 시야가 상대적으로 좁은 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 기존의 2차원 카메라 구동에 의한 구동범위보다 3차원 구동에 의하여 초점을 위한 구동범위가 넓고 사람의 눈과 보다 근접한 영상 효과를 갖는 3차원 구동 방식의 양안식 카메라 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한, 거리 측정을 위해 거리측정 장비를 고가로 구매하고 별도로 휴대할 필요없이, 모바일용 단말기에 장착되어 원하는 위치의 거리를 용이하게 측정할 수 있는 3차원 구동 방식의 양안식 카메라 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
아울러, 레이저의 반사를 위해 어느 정도 크기 이상의 목표물이 필요한 기존의 레이저 거리 측정장비에 비해 목표물이 없이도 화면상에 보이는 어느 한 지점의 위치까지의 거리 측정이 가능한 3차원 구동 방식의 양안식 카메라 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 3차원 구동 방식의 양안식 카메라 장치는,
제1 및 제2 양안식 카메라와, 상기 제1 및 제2 양안식 카메라 각각을 동일한 각도만큼 서로 대칭되는 방향으로 동시에 회전시키기 위한 카메라구동부를 포함하는 카메라조립체;
상기 카메라조립체를 수평면에서 회전구동시키기 위한 수평회전구동부;
상기 수평회전구동부를 수직면에서 소정각도로 회전구동시키기 위한 수직회전구동부; 및
상기 수직회전구동부를 고정하고 지지하기 위한 베이스 플레이트를 포함한다.
또한, 상기 카메라조립체는, 상기 제1 및 제2 양안식 카메라 각각을 동일한 각도만큼 서로 대칭되는 방향으로 동시에 회전시키기 위하여, 상기 제1 및 제2 양안식 카메라 각각의 하단부에 결합하고 그 외주부에 서로 맞물리도록 형성된 제1 및 제2 기어를 구비한 제1 및 제2 회전판을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 제1 및 제2 회전판은 상부 케이스 상에 회전가능하도록 장착되고, 상기 카메라구동부는 상기 상부 케이스 내부에 장착되어 상기 제1 및 제2 회전판을 회전구동시키기 위하여 상기 제1 또는 제2 기어와 맞물리도록 형성된 것을 특 징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 당업자에게 자명하거나, 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명은 종래기술에 있어서의 단점을 보완하며, 손쉽게 2대의 양안식 카메라의 사이각을 제어하고 물체거리 정보를 추출하기 위하여 관측자가 직접 입체영상 모니터를 보면서 물체의 영상시차가 0이 되도록 카메라를 3차원적으로 제어하고 여기서 획득된 카메라 사이의 각도를 이용하여 피측정 대상물까지의 거리를 측정하는 장치에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 카메라 사이의 거리를 사람의 표준 눈 간격에 맞추었을 뿐만 아니라 사람의 눈과 같이 피측정 대상물의 거리에 따라 카메라 사이의 각도를 3차원적으로 조절하는 기능을 구비함으로써 개선된 입체영상의 획득이 가능한 장치에 관한 것이다.
따라서, 먼저 상술한 본 발명의 목적을 달성할 수 있도록 하는 3차원 제어장치에 대하여 살펴보도록 한다.
도 1 내지 도 4는 본 발명에 의한 3차원 구동방식의 양안식 카메라 장치를 나타내는 것으로서, 도 1은 본 발명에 의한 3차원 구동방식의 양안식 카메라 장치의 사시도, 도 2는 본 발명에 의한 3차원 구동방식의 양안식 카메라 장치의 평면도, 도 3은 본 발명에 의한 3차원 구동방식의 양안식 카메라 장치의 정면도, 및 도 4는 본 발명에 의한 3차원 구동방식의 양안식 카메라 장치의 측면도를 나타낸다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 3차원 구동 방식의 양안식 카메라 장치(100)는, 크게, 제1 및 제2 양안식 카메라와 상기 제1 및 제2 양안식 카메라 각각을 동일한 각도만큼 서로 대칭되는 방향으로 동시에 회전시키기 위한 카메라구동부를 포함하는 카메라조립체(10)와, 상기 카메라조립체(10)를 수평면에서 회전구동시키기 위한 수평회전구동부(20)와, 상기 수평회전구동부(20)를 수직면에서 소정각도로 회전구동시키기 위한 수직회전구동부(30), 및 상기 수직회전구동부(30)를 고정하고 지지하기 위한 베이스 플레이트(40)를 포함한다.
카메라조립체(10)는, 한 쌍으로 이루어져 소정거리만큼 서로 이격된 제1 및 제2 양안식 카메라(11,12)와, 상기 제1 및 제2 양안식 카메라(11,12) 각각을 동일한 각도만큼 서로 대칭되는 방향으로 동시에 회전시키기 위한 카메라구동부(13)를 포함한다.
도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 제1 및 제2 양안식 카메라(11,12)가 상부 케이스(18)에 장착된 상태에서 회전되기 위하여, 상기 제1 및 제2 양안식 카메라(11,12) 각각의 하단부에 결합하는 제1 및 제2 회전판(14,15)이 구비될 수 있고, 특히 상기 제1 및 제2 양안식 카메라(11,12) 각각을 동일한 각도만큼 서로 대칭되는 방향(도면상에서 b방향 또는 c방향)으로 동시에 회전시키기 위하여, 상기 제1 및 제2 회전판(14,15)은 그 외주부가 서로 맞물리도록(coupling) 형성된 제1 및 제2 기어(16,17)가 구비되는 것이 바람직하다.
또한 상기 카메라구동부(13)는 스텝 모터로서, 상기 상부 케이스(18) 내부에 장착되며, 상기 제1 및 제2 회전판(14,15)을 회전구동시키기 위하여 상기 제1 또는 제2 기어(16,17)와 맞물리도록 형성된다. 여기서 상기 제1 또는 제2 기어(16,17) 중 어느 하나에만 상기 카메라구동부(19)에 의한 구동력을 전달하더라도 상술한 바와 같이 상기 제1 및 제2 기어가 서로 커플링되어 있으므로 상기 제1 및 제2 양안식 카메라(11,12)를 동일한 각도만큼 서로 대칭되는 방향(도면상에서 b방향 또는 c방향)으로 동시에 회전시키는 것이 가능하게 된다.
그리고, 서로 대칭적인 방향으로 회전하는 회전각은 상기 카메라구동부(19)인 스텝 모터의 펄스(pulse) 신호로 인식하게 된다.
도 5는 본 발명에 의한 3차원 구동방식의 양안식 카메라 장치 중 카메라조립체(10)의 양안식 카메라가 같은 각도로 서로 대칭적으로 회전할 경우의 거리측정에 대한 모식도를 나타낸다. 즉, 서로 r 거리만큼 서로 이격되도록 설치된 제1 및 제2 양안식 카메라(11,12)를 카메라구동부(19)의 구동력에 의하여 동일한 각도 θ 만큼 서로 대칭하는 방향인 내측방향으로 회전한 경우, 다음 수학식 1에 의하여 피측정체까지의 거리 d를 측정할 수 있다.
수평회전구동부(20)는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 상기 카메라조립체(10) 중 상부 케이스(18) 하부에 위치하는 중앙부 케이스(21)와, 상기 중앙부 케이스(21) 내부에 장착되며 상기 카메라조립체(10)를 수평면(xy 평면)에서 회전구동(z축 중심)시키기 위한 수평회전용 구동모터(22)로 이루어진다.
여기서, 상기 수평회전구동부(20)의 회전방향은 앞서 설명한 제1 및 제2 양안식 카메라(11,12)의 회전방향과 동일하지만 상기 카메라 각각을 회전구동시키는 것이 아니라 상기 한쌍의 카메라를 포함하는 카메라조립체(10) 전체를 도 3b에 도시된 바와 같이 a 방향으로 회전시키는 것이다.
그리고, 전체적으로 회전하는 카메라조립체(10)의 회전각은 상기 수평회전구동부(20)에 장착된 구동모터(22)인 스텝 모터의 펄스(pulse) 신호로 인식하게 된다.
도 6은 본 발명에 의한 3차원 구동방식의 양안식 카메라 장치 중 카메라조립체(10)가 수평면에서 회전할 경우의 거리측정에 대한 모식도를 나타낸다. 즉, 서로 r 거리만큼 서로 이격되도록 설치된 제1 및 제2 양안식 카메라(11,12)를 카메라구동부(19)의 구동력에 의하여 동일한 각도 θ 만큼 서로 대칭하는 방향인 내측방향으로 회전한 상태에서 상기 카메라조립체(10)를 θ2 만큼 회전시킨 경우, 상기 수학식 1을 이용하고 다음 수학식 2 및 3에 의하여 피측정체까지의 x, y 거리인 d'x, d'y를 측정할 수 있다.
수직회전구동부(30)는 상기 수평회전구동부(20)를 수직면에서 소정각도로 회전구동시키기 위한 것으로서, 상기 수평회전구동부(20)의 중앙부 케이스(21)가 도 4에 도시된 바와 같은 xz 평면상인 수직면에서 y축을 중심으로 소정각도 회동가능하도록 상기 중앙부 케이스(21) 측면 부에 위치하는 하부 케이스(31)와, 상기 하부 케이스(31) 내부에 장착되며, 상기 하부 케이스(31)를 수직면에서 d 방향으로 소정각도로 회동구동시키기 위한 중앙부 케이스 구동모터(32)로 이루어진다.
마찬가지로, 카메라조립체(10) 및 수평회전구동부(20) 결합체의 회전각은 상기 수직회전구동부(30) 내에 장착된 구동모터(32)인 스텝 모터의 펄스(pulse) 신호로 인식하게 된다.
도 7은 본 발명에 의한 3차원 구동방식의 양안식 카메라 장치 중 수평회전구동부(20)를 수직면에서 소정각도로 회전할 경우의 거리측정에 대한 모식도를 나타낸다. 즉, 구동축으로부터 r' 거리만큼 서로 이격되도록 설치된 카메라조립체(10) 및 수평회전구동부(20) 결합체를 중앙부 케이스 구동모터(32)의 구동력에 의하여 동일한 각도 θ3 만큼 틸팅 또는 회전시킨 경우, 다음 수학식 4 및 5에 의하여 피측 정체까지의 x, z 거리인 d''1, d''2를 측정할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하였지만, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니며 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 기존의 2차원 카메라 구동에 의한 구동범위보다 3차원 구동에 의하여 초점을 위한 구동범위가 넓고 사람의 눈과 보다 근접한 영상 효과를 가질 수 있다.
또한, 거리 측정을 위해 거리측정 장비를 고가로 구매하고 별도로 휴대할 필요없이, 모바일용 단말기에 장착되어 원하는 위치의 거리를 입체적으로 용이하게 측정할 수 있는 효과가 있다.
아울러, 기존의 레이저 거리 측정장비에 비해 목표물이 없이도 화면상에 보이는 어느 한 지점의 위치까지의 입체적인 거리 측정이 가능한 효과가 있다.
Claims (3)
- 제1 및 제2 양안식 카메라와 상기 제1 및 제2 양안식 카메라 각각을 동일한 각도만큼 서로 대칭되는 방향으로 동시에 회전시키기 위한 카메라구동부를 포함하는 카메라조립체;상기 카메라조립체를 수평면에서 회전구동시키기 위한 수평회전구동부;상기 수평회전구동부를 수직면에서 소정각도로 회전구동시키기 위한 수직회전구동부; 및상기 수직회전구동부를 고정하고 지지하기 위한 베이스 플레이트;를 포함하는 3차원 구동 방식의 양안식 카메라 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 카메라조립체는:상기 제1 및 제2 양안식 카메라 각각을 동일한 각도만큼 서로 대칭되는 방향으로 동시에 회전시키기 위하여, 상기 제1 및 제2 양안식 카메라 각각의 하단부에 결합하고 그 외주부에 서로 맞물리도록 형성된 제1 및 제2 기어를 구비한 제1 및 제2 회전판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 구동 방식의 양안식 카메라 장치.
- 제2항에 있어서,상기 제1 및 제2 회전판은 상부 케이스 상에 회전가능하도록 장착되고, 상기 카메라구동부는 상기 상부 케이스 내부에 장착되어 상기 제1 및 제2 회전판을 회전구동시키기 위하여 상기 제1 또는 제2 기어와 맞물리도록 형성된 것을 특징으로 하는 3차원 구동 방식의 양안식 카메라 장치.
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Publications (1)
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| KR20070074996A true KR20070074996A (ko) | 2007-07-18 |
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| KR (1) | KR20070074996A (ko) |
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2006
- 2006-01-11 KR KR1020060003231A patent/KR20070074996A/ko not_active Application Discontinuation
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