KR20070091398A

KR20070091398A - 입체 영상 촬영 렌즈계

Info

Publication number: KR20070091398A
Application number: KR1020060020806A
Authority: KR
Inventors: 한완교; 진 호 정
Original assignee: 진 호 정; 한완교
Priority date: 2006-03-06
Filing date: 2006-03-06
Publication date: 2007-09-11
Also published as: CN101395519B; CN101395519A; KR100817881B1

Abstract

본 발명은 입체 영상 촬영 렌즈계에 관한 것으로서, 좀 더 구체적으로는 좌/우측에 각각 영상 인식렌즈를 두고, 결상된 이미지를 한개의 CCD로 빛을 합성시킬 때 광량의 손실을 방지토록 한 입체 영상 촬영 렌즈계에 관한 것이다. 그 구성은, 그 광학계의 전반부에 배치되고, 제 1 군 렌즈(411), 제 2 군 렌즈(412), 제 3 군 렌즈(413) 및 제 4 군 렌즈(414)를 갖는 줌렌즈(410)와; 상기 줌렌즈(410)의 후 측으로 형성되는 제 1 릴레이 렌즈(420)와; 상기 제 1 릴레이 렌즈(420)의 후 측으로 형성되는 제 1 미러(430) 및 제 2 미러(440)와; 상기 제 1 미러(430) 및 제 2 미러(440)의 후 측으로 형성되는 조리개(450)와; 상기 조리개(450)의 후 측으로 형성되는 제 2 릴레이렌즈(460)와; 상기 제 2 릴레이렌즈(460)의 후 측으로 형성되는 색 합성프리즘(470)과; 상기 색 합성프리즘(470)의 후 측으로 형성되는 CCD(480)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

입체, 영상, 촬영, 갈바노메터, 디지털 미러 장치

Description

입체 영상 촬영 렌즈계{Three dimensional photographing lens system}

도 1은, 종래의 2대의 렌즈계를 이용한 입체 영상 촬영 상태를 나타낸 개략도이다.

도 2 a는, 종래의 양안의 무 초점 어댑터에 의한 입체 영상 촬영을 위한 광학계의 구성을 나타낸 도면이다.

도 2b는, 종래의 양안의 무 초점 어댑터에 의한 주광선과 가장자리 광선의 진행 상태를 나타낸 도면이다.

도 3은, 종래의 X-cube에 의한 입체 영상 촬영을 위한 광학계의 구성을 나타낸 도면이다.

도 4는, 본 발명에 따른 입체 영상 촬영 렌즈계의 광학계의 광로 및 그 구성을 나타낸 도면이다.

도 5는, 본 발명에 따른 릴레이렌즈부의 구조와 광로를 나타낸 도면이다.

도 6은, 본 발명에 따른 입체 영상 촬영 렌즈계의 줌렌즈계의 동작 상태를 나타낸 도면이다.

도 7은, 본 발명에 따른 제 2 미러의 제 1 실시 예를 나타낸 도면이다.

도 8은, 본 발명에 따른 제 2 미러의 제 2 실시 예를 나타낸 도면이다.

도 9는, 본 발명에 따른 제 2 미러의 제 3 실시 예를 나타낸 도면이다.

도 10은, 본 발명에 따른 제 2 미러의 제 4 실시 예를 나타낸 도면이다.

도 11a, 11b는, 본 발명에 따른 제 2 미러의 제 5 실시 예를 나타낸 도면이다.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ※

410 : 줌렌즈 411 : 제 1 군 렌즈

412 : 제 2 군 렌즈 413 : 제 3 군 렌즈

414 : 제 4 군 렌즈 420 : 제 1 릴레이 렌즈

430 : 제 1 미러 431, 432, 433 : 전반사 미러

440 : 제 2 미러 450 : 조리개

460 : 제 2 릴레이 렌즈 470 : 색 합성프리즘

480 : CCD

본 발명은 입체 영상 촬영 렌즈계에 관한 것으로서, 좀 더 구체적으로는 좌/우측에 각각 영상 인식렌즈를 두고, 빛을 합성시킬 때 광량의 손실을 방지토록 한 입체 영상 촬영 렌즈계에 관한 것이다.

현재, 국내는 물론, 전 세계적으로 입체 영상의 중요성에 대하여 깊이 인식함에 따라 많은 연구가 진행되고 있다.

하지만 많은 연구에도 불구 하고 연구의 방향은 주로 디스플레이(Display)에 초점을 맞추고 있을 뿐, 입체 영상 촬영 장치에 대한 연구는 그다지 많이 진행되고 있지 않다.

이러한 이유는 아이러니하게도 입체 영상의 중요성에 대한 인식과는 달리 입체 영상 촬영은 2대의 렌즈계를 동시에 사용하면 된다는 인식이 팽배하기 때문이라 생각된다.

그러나, 2대의 렌즈계를 사용할 경우에는 1대의 렌즈계를 사용할 때보다 실제 사용상에서 많은 문제점이 발생하게 된다.

즉, 첫째로는, 도 1에 도시된 바와 같이, 렌즈부(120)와 렌즈계 본체(110)로 이루어지는 2대의 렌즈계(100)를 사람의 안점 거리(개략 65mm)(130)와 동일한 거리로 유지하기가 쉽지 않은 문제점이 있다.

둘째로는, 상기 2대의 렌즈계(100)를 회로 적으로 동기시키기가 쉽지 않다는 문제점이 있다.

셋째로는, 가격 적인 측면에서 렌즈계(100)를 2대 사용하여야 하므로 비용이 상승함은 물론, 추가 적으로 줌렌즈와 초점 조절 렌즈를 동일하게 작동시키기가 쉽지 않은 문제점과, 또 모터 등의 장치를 부착하기도 어려운 문제점이 있다.

넷째로는, 물체(140)를 근접 촬영을 할 경우, 2대의 렌즈계(100) 각도를 안쪽으로 경사지게 하여야 하므로 2대의 렌즈계(100)를 정확한 각도 조절이 어려우며, 또한 모터 및 장치(미도시)를 별도로 부착하여야 하므로 크기가 대단히 커지는 문제점 등이 있다.

다섯째로는, 근접물체를 촬영하기 위하여 렌즈계를 중심 쪽으로 기울였을 경 우, 키스톤이 발생하여 좌/우측 영상이 일치하지 않는 이른바 수직 시차가 발생한다.

실질적으로 방송용 HD급에 해당하는 렌즈들은 처음 제작시부터 입체 촬영용으로 제작된 것이 아니기 때문에 렌즈의 크기가 굵고(통상 렌즈 외경 95mm 이상), 렌즈계 본체의 두께는 이보다 1.5배 이상 되기 때문에 안점 거리(65mm)보다 넓은 거리에 2대의 렌즈계(100)를 두게 됨으로써, 근접 촬영된 영상을 재생하여 보면 눈에 큰 부담감을 주며 렌즈계의 큰 부피와 무거운 중량에 의해 원활한 촬영이 이루어지기가 쉽지 않은 실정이다.

따라서, 상기와 같이 2대의 렌즈계(100)를 사용하여 입체 영상을 촬영하는 방식에서 발생하는 문제점을 해결하기 위해, 1대의 렌즈계에 양안 렌즈를 형성시킨 입체영상 촬영 렌즈계가 일부 개발되어 있다.

즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 캠코더(200)에 양안의 2중 구조의 무초점 어댑터 렌즈계(210)를 부착시킨 구성이다.

그러나, 이와 같은 구성으로는 기 판매된 캠코더의 렌즈 설계 성능을 모르는 상태에서 어댑터를 설계하여야 하므로 상호 결합시 충분한 해상력을 가질 수 없고, 또 화각이 넓은 경우의 촬영 시에는 캠코더 렌즈의 앞 단에서 각도가 커지기 때문에 양안 거리(65mm)를 유지하기 어렵다.

뿐만 아니라, 캠코더(200) 내부에 장착된 줌렌즈의 초점 거리가 변환될(Zooming) 때, 입사동의 위치가 바뀌게 되므로 4군의 렌즈(L1, L2, L3,L4)로 이루어진 어댑터 렌즈계에서도 줌렌즈가 요구하는 입사동의 변화에 대응하여 입사동이 변화되어야 한다.

그러나, 어댑터 렌즈계가 이것을 보상하여 주지 못하는 단점으로 인하여 화각이 충분히 구현되지 못하고 주변이 어둡게 되는 현상(게라래)이 발생한다.

또, 상기 줌렌즈의 좌측과 우측의 광선을 합성하기 위하여 빔스프리터(beam splitter : 미러(M1, M2, M3)에 반사된 2개의 빛을 합성하여 주는 장치)를 사용하고 있기 때문에, 50%의 광만 사용할 수 있으므로, 나머지 50%의 광은 손실을 초래하고 있다.

따라서, 이러한 구성으로는 저급의 입체 영상 밖에 얻을 수 없는 문제점이 있다.

그리고, 상기한 구성 외에, 도 3에는 도시된 바와 같이, 초점을 조절하는 제 1 군 렌즈(311)와, 배율변환 및 보상을 담당하는 제 2 군 렌즈(312)와 제 3 군 렌즈(313) 및 마스터렌즈인 제 4 군 렌즈(317) 등 4개의 군으로 이루어진 줌렌즈(310)가 형성된다.

또, 상기 줌렌즈(310)의 제 3 군 렌즈(313) 뒤에는 조리개(미도시)가 형성되고, 상기 조리개의 뒤쪽으로는 전반사프리즘(315)과 X-cube(316)가 형성되어 있다.

또, 상기 조리개는, 제 3 군 렌즈(313) 뒤와 전반사프리즘(315) 앞에 위치하고 있고, 조리개와 거의 붙어 있는 위치에 회전원판(314)을 두어 좌측 영상이 조리개를 통과할 때에는 우측 영상을 차단 시키고, 우측 영상이 조리개를 통과할 때에는 좌측 영상을 차단시켜, 좌측과 우측의 영상을 교대로 CCD(미도시)에 결상되도록 하였다.

또한, 물체가 무한히 먼 거리에 있을 경우에는 2개의 광축(주시각 : 물체를 관측하는 각도)이 평행하게 되나 가까운 거리에 있는 물체를 촬영하기 위해서는 줌렌즈(310)의 제 3 군 렌즈(313) 뒤에 위치하고 있는 전반사프리즘(315)의 회전을 이용하여 근거리 물체에 대하여 주시각을 변화시키고 있다.

이와 같이, 제 3 군 렌즈(313)와 제 4 군 렌즈(317) 사이에 광을 합성하기 위한 X-cube(316)를 배치하고 있어, 고배율(줌 비율이 높은) 줌렌즈(310)를 설계하기 어려운 단점으로 실제로는 줌 비율이 3배 정도까지 밖에 이룰 수 없었다

이러한 구성으로는, 양안의 렌즈를 통하여 들어오는 광(320)을 X-cube(316)에 의하여 입체 영상을 합성할 경우, X-cube(316)의 특성에 의하여 광(320)량을 25% 밖에 사용하지 못하는 단점이 있다.

즉, 개발된 렌즈의 F#가 2.8이나, 좌/우에서 들어오는 광을 합성하기 위하여 X-cube(316)를 사용함으로써, 광량을 1/4밖에 활용하지 못하게 되어 실제로는 F5.6인 렌즈가 되어 버린 결과와 같다.

또한, 상기 X-cube(316)의 제작 정밀도가 완벽하지 못할 경우, 이중 상이 생기는 문제점도 발생한다.

또한, X-cube가 광량을 25% 밖에 살리지 못하는 단점을 해소하기 위하여 상기 도 3의 구성에 상기 도 2의 광분할기(Beam spiliter)를 병합한 기술도 있으나, 광분할기를 사용하면 광량을 50%까지 사용할 수는 있으나, 100% 사용은 불가능한 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점들을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, X-cube 또는 빔스피리터(Beam Splitter)를 사용하는 방식 대신, 반사 방식인 미러를 형성한 갈바노메터 또는 디지털 미러 장치를 배치하여 광의 손실 없이, 고 줌 비율과 고 해상의 입체 영상을 얻을 수 있도록 하였으며, 또 조리개를 양안의 렌즈 2곳(미도시)에 사용하지 않고 릴레이렌즈부에 위치한 조리개(1개)만 사용하도록 함으로써, 간단한 구조를 이루도록 한 입체 영상 촬영 렌즈계를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 입체 영상 촬영 렌즈계는, 그 광학계의 전반부에 배치되고, 제 1 군 렌즈, 제 2 군 렌즈, 제 3 군 렌즈 및 제 4 군 렌즈로 이루어지는 줌렌즈와; 상기 줌렌즈의 후 측으로 형성되는 제 1 릴레이 렌즈와; 상기 제 1 릴레이 렌즈의 후 측으로 형성되는 제 1 미러 및 제 2 미러와; 상기 제 1 미러 및 제 2 미러의 후 측으로 형성되는 조리개와; 상기 조리개의 후 측으로 형성되는 제 2 릴레이렌즈와; 상기 제 2 릴레이렌즈의 후 측으로 형성되는 색 합성프리즘과; 상기 색 합성프리즘의 후 측으로 형성되는 CCD를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 조리개는 릴레이렌즈부에 위치하는 것을 특징으로 한다.

상기 제 1 미러 및 제 2 미러의 배치는 좌/우 대칭 구조 또는 좌/우 비대칭 구조 중, 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 제 2 미러는 갈바노메타 또는 디지털 미러 장치 중 어느 하나로 이루어 지는 것을 특징으로 한다.

상기 갈바노메타는 좌/우측 영상을 교대로 반사시키며, 회전각을 줄이기 위한 2개의 반사미러을 형성한 것을 특징으로 한다.

상기 반사미러을 갖는 갈바노메타는 좌/우로 회전하거나, 상/하로 이동가능한 것 중, 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 갈바노메타는 릴레이렌즈를 통해 입사되는 광에 대한 반사미러의 각이, 0°또는 45°를 이루도록 한 것을 특징으로 한다.

상기 갈바노메타는 반사미러의 각이 0°일 경우에는 좌측 광이 투과하여 CCD로 향하게 되고, 45°일 경우에는 우측 광이 반사되어 CCD로 향하게 되는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 입체 영상 촬영 렌즈계에 대해 첨부된 도면을 참조하여 이하에서 상세히 설명한다.

먼저, 종래의 단점 즉, 광량 손실을 보완하기 위하여 X-cube 혹은 빔스피리터(Beam Splitter)를 사용하는 방식 대신, 본 발명에 따른 입체 영상 촬영 렌즈계에서는 도 4에 도시된 바와 같이, CCD(480) 광학계의 전반부로는 줌렌즈(410)가 배치된다. 이 줌렌즈(410)는 제 1 군 렌즈(411), 제 2 군 렌즈(412), 제 3 군 렌즈(413) 및 마스터렌즈부인 제 4 군 렌즈(414)로 형성된다.

상기 제 1 군 렌즈(411)는 초점 조절부로서 근접 물체에 대하여 영상을 선명하게 맺게 하는 역할을 한다. 즉, 물체의 거리가 가까워지면 초점 조절부가 앞으로 이동하면서 CCD(480)에 선명한 상을 검출하게 하는 역할을 한다.

그리고, 제 2 군 렌즈(412)와 제 3 군 렌즈(413)는 변배계라고 불리는데 전후로 이동하면서 줌렌즈계의 초점거리를 변화시켜서 물체의 크기와 화각을 변화시키는 역할을 한다.

상기 마스터렌즈부인 제 4 군 렌즈(414)는 최종적으로 깨끗한 영상을 맺게 하는 역할을 한다.

또, 줌렌즈(410)의 마스터렌즈부인 제 4 군 렌즈(414)의 후 측으로는 제 1 릴레이렌즈(420)가 배치된다.

상기 제 1 릴레이렌즈(420)의 후 측으로는 제 1 미러(430)와, 제 2 미러(440)가 배치된다.

상기 제 1 미러(430) 및 제 2 미러(440)의 후 측으로는, 빛이 통과하는 구경을 조절하여 광량을 제어하는 조리개(450)가 배치된다.

그리고, 상기 조리개(450)의 후 측으로는 제 2 릴레이렌즈(460)가 배치되고, 상기 제 2 릴레이 렌즈(460)의 후 측으로는 색 합성프리즘(470)이 배치되며, 상기 색 합성프리즘(470)의 후 측으로는 CCD(480)가 결합 형성된다.

여기서, 상기 제 1 미러(430)는 광로를 변화시켜 주는 전반사미러(431), (432)이다. 이 전반사미러(431), (432)는 광선의 방향을 꺾어 주는 역할과 근접 촬영시 주시 각을 변화시켜 주는 역할을 한다.

또, 상기 제 2 미러(440)는 갈바노메타이며, 1개의 미러 또는 2개의 미러로 이루어져 있다.

또한, 상기 제 2 미러(440)는 갈바노메타 대신 디지털 미러 장치로 구성할 수 있다.

또, 색 합성프리즘(470)은 입사된 광을 빨강, 녹색, 파랑의 3가지 원색으로 분리하여 CCD(480)에 영상을 맺게 하는 역할을 한다.

그리고, 종래와 같이 조리개를 줌렌즈부에 위치시킬 경우에는 좌측과 우측에 각각 조리개를 형성시켜야 하나, 본 발명에서와 같이, 릴레이렌즈부에 위치시킬 경우에는 1개의 조리개만으로도 가능하기 때문에 시스템 구성이 간단한 장점이 있다.

즉, 상기 줌렌즈(410)에 의하여 맺히는 상면의 위치를 제 1 릴레이렌즈(420)의 앞 초점의 위치와 일치시키게 되면, 이 제 1 릴레이렌즈(420)를 투과한 광선은 평행광선이 되어, 제 1 미러(430) 및 제 2 미러(440)와, 조리개(450)를 통해, 제 2 릴레이렌즈(460)에 의해 색 합성프리즘(470) 후측에 배치된 CCD(480)에 영상을 맺게 된다.

이와 같이 구성된 본원 발명의 입체 영상 촬영 렌즈계의 광학계의 제원은, 줌렌즈계의 초점거리는 7.35mm ∼ 75.3mm로서 줌 비율이 10배인 줌렌즈이고, F#은 2.8이다.

또, 사용되는 CCD의 제원은 2/3인치(실제 적인 영상이 맺히는 대각 길이 11mm)이고, 가로와 세로의 비율이 16:9이기 때문에 CCD의 크기는 가로(수평) 9.59mm, 세로(수직) 5.39mm가 된다. 이에 따른 화각을 계산하여 보면, 초점거리가 7.53mm인 경우, 수평 65도[= 2×tan－1(9.59/(2×7.53))], 수직 36.6도[= 2×tan－1(5.39/(2×7.53))], 대각 74.6도[= 2×tan－1(11/(2×7.5))]가 된다.

한편, 최근접 촬영거리를 700mm로 둘 경우, 양안 거리 65mm의 중앙에 있는 물체를 보는 각도는 2.658도[=tan－1(65/2/700)]가 되고, 이것을 주시 각의 변화라고 말하며 줌렌즈는 수평방향으로 67.658도(=65도 ＋ 2.658)까지 촬영할 수 있도록 설계되어 져야 하고 이것을 대각으로 환산하면 대각선 12.1mm까지 좋은 영상이 맺히도록 설계되어 져야 한다.

그러므로, 이러한 용도로 사용되는 렌즈는 통상적으로 설계 제작된 렌즈보다 10%[=1)12.1-11)/11]넓은 화각을 갖도록 설계되어 져야 한다.

상기 제 1 릴레이렌즈(420) 역시 줌렌즈(410)와 동일하게 대각 12.1mm의 영상을 수용할 수 있도록 설계되어 져야 하나, 상기 제 2 릴레이렌즈(460)는 CCD(480)크기와 동일한 대각 11mm에 대하여 설계되면 된다.

이는, 상기 제 1 미러(430)의 전반사미러(431)과 전반사미러(432)는 근접 물점에 대한 주시 각 변화의 1/2만큼 회전하여 결과적으로는 반사된 각도를 주시 각의 변화를 완전히 보상하도록 일치시켜서 상기 전반사 미러(431), (432) 이후에는 동일한 광로가 되도록 하여 주기 때문이다.

또, 상기 제 1 릴레이렌즈(420)와 제 2 릴레이렌즈(460)의 초점거리는 40mm로 하였고, F# 역시 줌렌즈와 동일한 2.8로 하였다.

이에 따라, 상기 조리개(450)에 빛이 통과하는 직경은 14.29mm(=40/2.8)가 되게 하였다.

전체적으로 볼 때, 제 1 릴레이렌즈(420)와 제 2 릴레이렌즈(460)의 초점거리를 동일하게 하여, 릴레이렌즈부의 배율을, 도 5(배율이 1배로 설계된 릴레이렌즈부의 구조와 광로도를 나타낸 것)에 도시한 바와 같이, 1배로 한 경우에는 줌렌 즈부의 F#와 릴레이렌즈의 F#가 동일하게 되나, 제 1 릴레이렌즈(420)와 제 2 릴레이렌즈(460)의 초점 거리를 다르게 둘 경우에는 설계 개념이 달라진다.

예컨대, 제 1 릴레이렌즈(420)의 초점거리를 40mm로 두고, 제 2 릴레이렌즈(460)의 초점거리를 60mm로 두게 되면, 릴레이렌즈 부가 1.5배 확대 광학계가 되어 줌렌즈부가 맺는 영상의 크기를 대각길이 7.333mm가 되도록 하여도 릴레이렌즈 부를 1.5배 확대시키기 때문에 결과적으로 CCD위치에서는 대각 11mm가 된다.

이렇게 되면 줌렌즈부의 크기를 작게 할 수 있어, 양안 거리 65mm를 유지하는데 장점이 있다.

그러나, 전체 광학계의 F#를 2.8로 하기 위하여 줌렌즈의 F#는 1.87(=2.8/1.5)이 되도록 설계하여야 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 입체 영상 촬영 렌즈계의 줌렌즈 계의 동작 상태를 살펴보면 도 6에 도시된 바와 같이, 줌렌즈(410)에 의하여 맺히는 상면의 위치를 제 1 릴레이렌즈(420)의 앞 초점의 위치와 일치시키게 되면, 이 제 1 릴레이렌즈(420)를 투과한 광선은 평행 광선이 되어 제 1 미러(430) 및 제 2 미러(440)와, 조리개(450)를 통해, 제 2 릴레이렌즈(460)에 의해 색 합성프리즘(470)의 후 측에 배치된 CCD(480)에 영상을 맺게 될 때, 광학계의 Wide상태와, Middle 상태 및 Tele 상태의 그 구조와 광로가 각각 특징적으로 변화됨을 상세히 알 수 있다.

도 7은 본 발명에 따른 제 2 미러(440)의 제 1 실시 예를 나타낸 도면으로서, 양안 거리 65mm로 유지된 2개의 줌렌즈(410)가 전반부에 배치되어, 일단의 영상을 줌렌즈(410)의 뒷 측 공간에 맺고, 이 영상을 제 1 릴레이렌즈(420)를 통해 평행 광으로 만들면서 전반사미러(431), (432)로 이루어지는 제 1 미러(430)를 이용하여, 2개의 반사 미러(441), (442)를, 50° 각도를 이루도록 부착한 갈바노메타로 구성한 제 2 미러(440)에서 합성시켜 제 2 릴레이렌즈(460)를 통해 CCD에 결상시키도록 구성되어 있다.

이를 좀 더 구체적으로 설명하면, 반사 미러(441), (442)를, 50°각을 이루도록 양쪽 면에 형성한 갈바노메타로 구성된 상기 제 2 미러(440)의 광선 반사 동작은, 최초 좌측에서 입사되는 광선은 제 1 미러(430)의 전반사미러(431)에서 반사하여 90°우측으로 꺾이게 된다.

이때, 상기 제 2 미러(440)인 갈바노메타를 40°각도 시계 반대 방향으로 회전시키면 광선은 반사 미러(442)에서 반사하여 90° 꺾여 제 2 릴레이렌즈(460)로 진행하게 된다.

또, 이와는 반대로, 최초 우측에서 입사되는 광선은 제 1 미러(430)의 전반사미러(432)에서 반사하여 90°좌측으로 꺾이게 된다.

이때, 상기 제 2 미러(440)인 갈바노메타를 40°각도 시계 방향으로 회전시키면 광선은 반사미러(441)에서 반사하여 90° 꺾여 CCD 방향으로 진행하게 된다.

도 8은 본 발명에 따른 제 2 미러에 대한 제 2 실시 예를 나타낸 도면으로써 도시한 바와 같이, 양안 거리 65mm로 유지된 2개의 줌렌즈(410)를 통해 입사되는 일단의 영상을 줌렌즈(410)의 뒷 측 공간에 맺고, 이 영상을 제 1 릴레이렌즈(420)를 통해 평행 광으로 만들면서 전반사미러(431), (432)로 이루어지는 제 1 미러(430)를 이용하여, 1개의 반사미러(441-8)를 형성한 갈바노메타로 구성된 제 2 미 러(440)에서 합성시켜 제 2 릴레이렌즈(460)를 통해 CCD에 결상시키도록 구성되어 있다.

이를 좀 더 구체적으로 설명하면, 1개의 반사미러(441-8)을 형성한 갈바노메타로 구성된 상기 제 2 미러(440)의 광선 반사 동작은, 최초 좌측에서 입사되는 광선은 제 1 미러(430)의 전반사미러(431)에서 반사하여 90°우측으로 꺾이게 된다.

이때, 상기 제 2 미러(440)인 갈바노메타를 90°각도 시계 방향으로 회전시키면 광선은 반사미러(441-8)에서 반사하여 90° 꺾여 CCD 방향으로 진행하게 된다.

이때, 상기 제 2 미러(440)인 갈바노메타를 90°각도 시계 반대 방향으로 회전시키면 광선은 반사미러(441-8)에서 반사하여 90° 꺾여 제 2 릴레이렌즈(460)로 진행하게 된다.

이와 같이, 상기 제 2 미러(440)는, 1개의 반사미러가 부착된 갈바노메터를 채용하고, 제 1 미러(430)와의 배치 구조를 개략 Y형을 이루도록 하고, 갈바노메터를 90°로 왕복 회전시킴에 따라, 좌측 영상과 우측 영상에 대한 반사가 교대로 일어나게 되어, X-cube와 같은 광량의 손실이 전혀 없이, 좌/우 광선을 교대로 CCD에 결상시킬 수 있다.

일반적으로 영상을 촬영할 경우, 렌즈의 초점 거리가 다른 렌즈를 여러 종류 교환하면서 사용하여야 하는데, 종래의 구성으로는 광합성 X-cube를 포함한 렌즈를 통체로 교환하여야 하는 단점과는 달리, 본 발명에서는 릴레이렌즈부와 반사미러는 그대로 두고 전반부에 배치된 줌렌즈만을 다른 렌즈로 교환함으로써 원하는 성능을 획득할 수 있다.

도 9는, 본 발명에 따른 제 2 미러의 제 3 실시 예를 나타낸 도면으로써, 도시한 바와 같이, 양안 거리 65mm로 유지된 2개의 줌렌즈(410)를 통해 입사되는 일단의 영상을 줌렌즈(410)의 뒷 측 공간에 맺고, 이 영상을 제 1 릴레이렌즈(420)를 통해 평행 광으로 만들면서 제 1 미러(430)를 이용하여, 반사미러(441-9)를 형성한 갈바노메타로 구성된 제 2 미러(440)에서 합성시켜 제 2 릴레이렌즈(460)를 통해 CCD에 결상시키도록 구성되어 있다.

이를 좀 더 구체적으로 설명하면, 반사미러(441-9)를 형성한 갈바노메타로 구성된 상기 제 2 미러(440)의 광선 반사 동작은, 최초 좌측에서 입사되는 광선을 제 1 미러(430)의 전반사미러(431)에서 반사하여 우측 상부의 제 2 미러(440)로 꺾이게 된다.

이때, 상기 제 2 미러(440)인 갈바노메타를 반사미러가 부착된 제 2 실시 예보다는 훨씬 작은 각도로 시계 방향으로 회전시키면, 광선은 반사미러(442-9)에서 반사하여 제 2 릴레이렌즈(460)로 진행하게 된다.

또, 이와는 반대로, 최초 우측에서 입사되는 광선은 제 1 미러(430)의 전반사미러(432)에서 반사하여 좌측 상부의 제 2 미러(440)로 꺾이게 된다.

이때, 상기 제 2 미러(440)인 갈바노메타를 반사미러가 부착된 제 2 실시 예보다 훨씬 작은 각도로 시계 반대 방향으로 회전시키면 광선은 반사미러(441-9)에 서 반사하여 제 2 릴레이렌즈(460)로 진행하게 된다.

이와 같이, 상기 제 2 미러(440)는, 1개의 반사미러로 부착된 갈바노메터를 채용하고, 제 1 미러(430)와의 배치 구조를 개략 W형을 이루도록 하고, 갈바노메터를 좌/우로 왕복 회전시킴에 따라, 좌측 영상과 우측 영상에 대한 반사가 교대로 일어나게 되어, X-cube와 같은 광량의 손실이 전혀 없이, 좌/우 광선을 교대로 CCD에 결상시킬 수 있다.

도 10은 본 발명에 따른 제 2 미러(440)의 제 4 실시 예로써 도시한 바와 같이, 줌렌즈(410)와 제 1 릴레이렌즈(420)를 통해 입사된 광선을 제 1 미러(430)인 전반사미러(431), (432)을 통해 반사시켜, DMD(Digital Mirror Device)로 구성된 제 2 미러(440)로 보내면, 상기 제 2 미러(440)에 의해 다시 반사된 평행 광을 제 2 릴레이렌즈(460)로 보내게 되는데, 상기 제 2 미러(440)를 디지털 미러 장치로 적용시킨 반사 구성이다.

즉, 갈바노메타 대신 DMD(Digital Mirror Device)를 적용시켜 각각의 미러 셀(cell)들이 동시에 좌/우로 회전하여 제 1 릴레이렌즈(420)에서 출사된 평행 광을 제 2 릴레이렌즈(460)로 보내도록 한 것이다.

제 2 미러(440)를 상기 DMD로 반사 적용시킨 구성 역시, 제 1 미러(430)와의 배치 구조를 개략 W형을 이루도록 하였다.

도 11은 본 발명에 따른 제 2 미러의 제 5 실시 예를 나타낸 도면으로써 도시한 바와 같이, 줌렌즈(410)와 제 1 릴레이렌즈(420)를 통해 입사된 광선을 제 1 미러(430)인 전반사미러(431), (432), (433)을 통해 반사시켜, 제 1 미러(430)와 비 대칭을 이루도록 형성된 제 2 미러(440)로 보내면, 제 2 미러(440)의 각도 변경에 의해 진행 광을 투과 또는 반사시키도록 한 것이다.

즉, 양안 구조로 형성된 일측 릴레이렌즈(420)의 후 측으로는 전반사미러(431), (432), (433)으로 이루어진 제 1 미러(430)를 배치시키고, 상기 전반사미러(431) 및 (432)와는 비대칭을 이루도록 타 일측에 형성된 전반사미러(433)의 내 측방향으로 반사미러(미도시)를 형성한 갈바노메타로 구성된 제 2 미러(440)가 배치되어 제 1 릴레이렌즈(420)를 통해 입사되는 광을 투과 또는 반사 진행토록 한 것이다.

이를 좀 더 구체적으로 설명하면, 도 11a에 도시된 바와 같이, 제 2 미러(440)를 평행 광에 대해 0°가 되도록 위치시킨 경우에는, 좌측의 평행 광이 투과하여 CCD로 향하고, 도 11b에 도시한 바와 같이, 제 2 미러(440)를 평행 광에 대해 45°가 되도록 위치시킨 경우에는 우측의 평행 광이 반사되어 CCD로 향하게 된다.

한편, 반사미러를 형성한 갈바노메타로 구성된 제 2 미러(440)는, 좌/우로 회전되도록 형성하거나, 또는 상/하로 이동되도록 형성함에 따라 진행 광을 투과 또는 반사시키도록 하였다.

즉, 좌/우로 회전되며, 반사미러를 형성한 갈바노메타로 구성된 제 2 미러(440)에 의한 동작 상태를 설명하면, 좌측 제 1 릴레이렌즈(420)에서 입사되는 평행 광을 투과시켜 CCD로 향하도록 할 경우, 제 2 미러(440)를 좌/우로 회전시켜 평행 광에 대해 0°가 되도록 위치시키고, 우측 릴레이렌즈(420)에서 입사되는 평행 광을 반사시켜 CCD로 향하도록 할 경우에는, 제 2 미러(440)를 좌/우로 회전시켜 평행 광에 대해 45°가 되도록 위치시키게 된다.

이때, 진행되는 광에 대해 제 2 미러(440)를 0°가 되도록 위치시킬 경우에는 진행 광은 반사 없이 그대로 투과하게 된다.

그리고, 진행 광에 대해 제 2 미러(440)를 45°가 되도록 위치시킬 경우에는 진행 광은 90°로 꺾여 반사되어 진행하게 된다.

또한, 상/하로 이동되는 반사미러를 형성한 갈바노메타로 구성된 제 2 미러(440)에 의한 동작 상태를 설명하면, 좌측 제 1 릴레이렌즈(420)에서 입사되는 평행 광을 투과시켜 CCD로 향하도록 할 경우, 제 2 미러(440)를 상측으로 이동시켜 평행 광에 대해 미러가 가로 막지 않도록 위치시키고, 우측 릴레이렌즈(420)에서 입사되는 평행 광을 반사시켜 CCD로 향하도록 할 경우에는, 제 2 미러(440)를 하부로 이동시켜 평행 광에 대해 45°각을 이루도록 위치시키게 된다.

이때, 진행되는 광에 대해 제 2 미러(440)가 가로 막지 않도록 상부로 이동시킬 경우에는 진행 광은 반사 없이 그대로 투과하게 된다.

그리고, 진행 광에 대해 제 2 미러(440)를, 45°가 되도록 위치시킬 경우에는 진행 광은 90°로 꺾여 반사되어 진행하게 된다.

즉, 진행되는 평행 광에 대해 0° 또는 45°로 위치시키는 구성은, 45°로 고정된 제 2 미러(440)의 이동 전에는 평행 광에 대해 45°로 위치하고 있기 때문에, 우측 릴레이렌즈(420)에서 입사되는 평행 광을 반사시켜 CCD로 향하도록 하게 되고, 제 2 미러(440)를 상방향으로 이동시킨 후에는, 광이 진행하는 위치에 제 2 미러(440)가 위치하고 있지 않기 때문에, 우측 릴레이렌즈(420)를 통해 입사되는 광은 CCD로 향하지 못하게 되고, 좌측 릴레이렌즈(420)를 통해 입사되는 광만이 CCD로 향하게 된다.

이와 같이, 본 발명에 따른 입체 영상 촬영 렌즈계는, 양안 거리 65mm를 갖고 전반부에 배치된 2개의 줌렌즈(410)에 의해 영상을 줌렌즈(410)의 뒷공간에 맺히도록 한 후, 상기 영상을 제 1 릴레이렌즈(420)를 이용하여 평행 광으로 만들고, 이 평행 광을 제 1 미러(430)인 전반사미러(431), (432), (433)를 이용하여 갈바노메타 또는 디지털 미러 장치로 이루어지는 제 2 미러(440)에서 합성시켜, 제 2 릴레이렌즈(460)를 이용하여 최종적으로 CCD(480)에 결상시키도록 이루어진다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 입체 영상 촬영 렌즈계는, 줌렌즈에 의하여 결상된 영상을 갈바노메타 또는 디지털 미러 장치로 이루어지는 제 2 미러 등의 광합성에 의해, 광량의 손실 없이 하나의 CCD에 결상시킬 수 있는 우수한 효과가 있다.

또한, 본 발명의 입체 영상 촬영 렌즈계는 종래의 2대의 렌즈계를 사용하는 입체 영상 촬영 방식에 비하여 양안 렌즈의 간격을 65mm까지 줄일 수 있는 효과가 있고, 또 종래의 X-cube를 채용한 구성과 빔스피리터(Beam Splitter)를 채용한 구성에 비하여 광량의 손실이 전혀 없이 입체 영상을 구현할 수 있는 효과가 있으며, 렌즈의 교환시 전반부에 위치하고 있는 줌렌즈부만 교환함으로써, 렌즈의 교환을 용이하게 할 수 있는 효과가 있다.

또한, 제 2 미러를 디지털 미러 장치로 채용할 경우에는 전력 사용량을 줄이 고, 모터 구동에 의한 소음도 완전히 없앨 수 있는 등의 우수한 효과가 있다.

Claims

그 광학계의 전반부에 배치되고, 제 1 군 렌즈(411), 제 2 군 렌즈(412), 제 3 군 렌즈(413) 및 제 4 군 렌즈(414)로 이루어지는 줌렌즈(410)와;

상기 줌렌즈(410)의 후 측으로 형성되는 제 1 릴레이 렌즈(420)와;

상기 제 1 릴레이 렌즈(420)의 후 측으로 형성되는 제 1 미러(430) 및 제 2 미러(440)와;

상기 제 1 미러(430) 및 제 2 미러(440)의 후 측으로 형성되는 조리개(450)와;

상기 조리개(450)의 후 측으로 형성되는 제 2 릴레이렌즈(460)와;

상기 제 2 릴레이렌즈(460)의 후 측으로 형성되는 색 합성프리즘(470)과;

상기 색 합성프리즘(470)의 후 측으로 형성되는 CCD(480)를 포함하는 입체 영상 촬영 렌즈계.
제 1 항에 있어서, 상기 조리개(450)는 릴레이렌즈부에 위치하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 촬영 렌즈계.
제 1 항에 있어서, 상기 제 1 미러(430) 및 제 2 미러(440)의 배치는 좌/우 대칭 구조 또는 좌/우 비대칭 구조 중, 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 입체 영상 촬영 렌즈계.
제 3 에 있어서, 상기 제 2 미러(440)는 전반사 미러를 갖는 갈바노메타 또는 디지털 미러 장치 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 입체 영상 촬영 렌즈계.
제 4 항에 있어서, 상기 갈바노메타는 좌/우측 영상을 교대로 반사시키며, 회전각을 줄이기 위한 2개의 반사미러을 형성한 것을 특징으로 하는 입체 영상 촬영 렌즈계.
제 5 항에 있어서, 상기 갈바노메타는 좌/우로 회전하거나, 상/하로 이동가능한 것 중, 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 입체 영상 촬영 렌즈계.
제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 상기 갈바노메타는 릴레이렌즈를 통해 입사되는 광에 대한 반사미러의 각이, 0°또는 45°를 이루도록 한 것을 특징으로 하는 입체 영상 촬영 렌즈계.
제 7 항에 있어서, 상기 갈바노메타는 반사미러의 각이 0°일 경우에는 좌측 광이 투과하여 CCD로 향하게 되고, 45°일 경우에는 우측 광이 반사되어 CCD로 향하게 되는 것을 특징으로 하는 입체 영상 촬영 렌즈계.