KR20070101531A - Stereo zoom lens system for stereophonic image photographing using non-lossy light path coupling device - Google Patents

Stereo zoom lens system for stereophonic image photographing using non-lossy light path coupling device Download PDF

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KR20070101531A KR1020060032659A KR20060032659A KR20070101531A KR 20070101531 A KR20070101531 A KR 20070101531A KR 1020060032659 A KR1020060032659 A KR 1020060032659A KR 20060032659 A KR20060032659 A KR 20060032659A KR 20070101531 A KR20070101531 A KR 20070101531A
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Abstract

A stereo zoom lens system using lossless light path coupling device for stereographing is provided to produce 3D images in good quality by optimally reducing the distance between left and right light paths to be the average eye distance of human. A stereo zoom lens system(10) using lossless light path coupling device for stereographing includes a left optic system(100), a right optic system(200), a light path coupling device(300), a second relay lens(500), and a color composition prism(600). The left optic system(100) includes a left zoom lens, a first left relay lens, a first mirror(130-1), and a second mirror(130-2) and the right optic system(200) includes a right zoom lens, a first right relay lens, a third mirror(130-3). The light path coupling device(300) synthesizes left light and right light from the left/light optic systems(100,200) by transmitting or reflecting them into a single light.

Description

무손실 광로결합장치를 이용한 입체영상 촬영용 스테레오 줌 렌즈계 {Stereo zoom lens system for stereophonic image photographing using non-lossy light path coupling device}Stereo zoom lens system for stereoscopic image capturing using lossless optical path coupling device

도 1은 종래기술로 두 대의 카메라에 각각 기성 렌즈를 끼워 입체영상을 촬영하는 상태를 나타낸 도면1 is a view showing a state in which a stereoscopic image is taken by inserting a ready-made lens to each of two cameras in the prior art;

도 2는 종래기술의 다른 예로 무 초점 아답터에 의한 입체영상의 합성을 도시한 도면2 is a diagram illustrating synthesis of a stereoscopic image using a focusless adapter as another example of the related art.

도 3은 종래기술의 또 다른 예로 X-cube에 의한 입체영상 합성을 도시한 도면3 is a diagram illustrating stereoscopic image synthesis by X-cube as another example of the prior art;

도 4는 본 발명에 따른 무손실 광로결합장치를 이용한 입체영상 촬영용 스테레오 줌 렌즈계를 도시한 도면4 is a view showing a stereo zoom lens system for stereoscopic imaging using a lossless optical path combining apparatus according to the present invention;

도 5는 본 발명에 따른 광로결합장치를 도시한 도면5 is a view showing an optical path coupling device according to the present invention;

도 6은 본 발명에 따른 무손실 광로결합장치를 이용한 입체영상 촬영용 스테레오 줌 렌즈계의 Tele상태, Middle상태, Wide 상태를 도시한 도면6 is a diagram illustrating a tele state, a middle state, and a wide state of a stereo zoom lens system for stereoscopic image recording using a lossless optical path combining device according to the present invention;

도 7은 본 발명에 따른 광로결합장치를 이용한 입체영상 촬영용 스테레오 줌 렌즈계의 결합상태를 도시한 도면7 is a view showing a combined state of a stereo zoom lens system for stereoscopic image recording using the optical path combining apparatus according to the present invention;

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>

10 : 입체 영상 촬영용 스테레오 줌 렌즈계10: Stereo zoom lens system for stereoscopic image shooting

100 : 좌측 광학계 110 : 줌 렌즈계100 left optical system 110 zoom lens system

111 : 제 1 군 렌즈 112 : 제 2 군 렌즈111: group 1 lens 112: group 2 lens

113 : 제 3 군 렌즈 114 : 제 4 군 렌즈113: third group lens 114: fourth group lens

120 : 제 1 릴레이 렌즈계 130-1 : 제 1 미러120: first relay lens system 130-1: first mirror

130-2 : 제 2 미러 130-3 : 제 3 미러130-2: second mirror 130-3: third mirror

200 : 우측 광학계 300 : 광로결합장치200: right optical system 300: optical path coupling device

310 : 회전원판 313, 324 : 샤프트310: rotating disk 313, 324: shaft

320 : 무접촉 운동 전달장치 321, 322 : 링320: contactless motion transmission device 321, 322: ring

323 : 모터 330 : 주 시각 제어기323: motor 330: main time controller

331 : 제 1 주시각 조절부 332 : 제 2 주시각 조절부331: first viewing angle adjusting unit 332: second viewing angle adjusting unit

340 : 센서 400 : 조리개340: sensor 400: aperture

500 : 제 2 릴레이 렌즈계 600 : 색합성 프리즘500: second relay lens system 600: color synthesis prism

700 : CCD700: CCD

본 발명은 무손실 광로결합장치를 이용한 입체영상 촬영용 스테레오 줌 렌즈계에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 사람의 좌, 우측 두 눈을 통하여 완벽한 입체감을 느끼는 거리인 양안간격 65㎜를 유지하여 좌, 우 두 개의 광로로 설계 형성된 스테레오 줌 렌즈계로부터 각각 획득한 좌우측 영상을 하나의 광로로 결합하여 좌, 우 교차되게 순차적으로 광손실이 전혀없도록 한 대의 카메라 CCD에 전달하는 무손실 광로결합 장치를 이용한 입체영상 촬영용 스테레오 줌 렌즈계에 관한 것이다.The present invention relates to a stereo zoom lens system for stereoscopic imaging using a lossless optical path combiner, and more particularly, to maintain a left and right binocular spacing of 65 mm, which is a distance of feeling a perfect stereoscopic sense through the left and right eyes of a person. Stereo for stereoscopic imaging using a lossless optical path combining device that combines the left and right images obtained from a stereo zoom lens system formed of two optical paths into a single optical path and transmits them to one camera CCD so that there is no light loss in a left and right intersection. A zoom lens system.

현재 국내외는 물론 전 세계적으로 입체영상의 중요성과, 필요성에 대하여 깊이 인식하고 있으며, 차세대 미디어로 부각되면서 입체영상 분야에 많은 연구가 진행되고 있지만, 연구의 방향은 주로 디스플레이분야에 한정되어 개발되고 있을 뿐, 입체영상 촬영장비 분야에 대한 연구는 미진한 상태라 볼 수 있다. 그 원인으로는 두 대의 카메라에 두 개의 렌즈를 부착하여 동시에 촬영하면 입체영상을 획득할 수 있기 때문에 그렇게 절박한 실정은 아니다. 그러나, 전 세계 선진국에서도 입체영상 촬영용 스테레오 렌즈를 개발한 바 없다.Currently, we are deeply aware of the importance and necessity of stereoscopic images both at home and abroad, and many studies are being conducted in the field of stereoscopic images as they emerge as the next generation media, but the direction of research is mainly limited to the display field. In addition, research on the field of stereoscopic imaging equipment is insufficient. The reason for this is that it is not so urgent that stereoscopic images can be obtained by attaching two lenses to two cameras and simultaneously photographing them. However, developed countries around the world have not developed stereo lenses for stereoscopic imaging.

상기한 종래의 기술인 두 대의 카메라와 통상의 렌즈를 사용하여 입체영상을 촬영할 경우에는 다음과 같은 문제점이 있다.When taking a stereoscopic image using two conventional cameras and a conventional lens described above has the following problems.

첫번째는 도 1에 도시된 바와 같이 두 대의 카메라(1, 2)를 수평으로 좌우에 나란히 설치 또는 하나로 일체화되게 박스 형태로 제작하여 사용하기도 하지만 입체영상 촬영 목적으로 제작된 렌즈가 아니고 주로 방송용 2-D 영상 제작용으로 구경을 크게 하여 성능을 우선시 하여 설계 제작된 것이므로 렌즈 경통의 구경과 카 메라 몸체의 규격이 너무 커서 카메라의 양안간격을 사람의 양안간격(65㎜)으로 유지하기에는 불가능하며, 또한 넓은 간격(약 130㎜이상)으로 촬영할 수 밖에는 없기 때문에 근거리 촬영도 불가능할 뿐만 아니라 영상을 감상할 때도 영상이 왜곡되어 눈이 어지럽거나 부담이 되어 긴 시간을 감살할 수 없는 문제점이 있다.First, as shown in FIG. 1, the two cameras 1 and 2 are horizontally arranged side by side or in a box form so as to be integrated into one, but are not used for stereoscopic image shooting. It is designed to make the D-caliber large and to give priority to performance, so the diameter of the lens barrel and the size of the camera body are so large that it is impossible to maintain the binocular spacing of the camera at human binocular spacing (65mm). Because there is no choice but to shoot at a wide interval (about 130mm or more), not only short distance shooting is possible, but also when viewing the image, there is a problem that the image is distorted and the eyes are cluttered or burdened so that a long time cannot be reduced.

두번째는 두 대의 카메라와 렌즈를 똑같이 순간동조(카메라의 씽크, 줌, 포커스, 조래개 등 제어)하기가 용이하지 않다는 문제점이 있다.The second problem is that it is not easy to synchronize two cameras and lenses in the same way (controlling the camera's sync, zoom, focus, iris, etc.).

세번째는 근접 촬영 시에 주 시각을 근거리로 하는 경우에 카메라의 각도를 안쪽으로 회전시키는 상황에서 좌, 우 앵글에 영상의 파라미터 값이 많이 나타남에 따라 키스톤이 발생하고 좌, 우 영상의 수평이 일치하지 않음으로 인하여 감상할 때 두통증상이 유발되는 문제점이 있다.Thirdly, when close-ups are taken based on the main time, the keystone is generated and the horizontal level of the left and right images coincide with a large number of parameter values in the left and right angles. There is a problem that causes headache symptoms when not watching.

네번째는 종래의 입체촬영 장비에 의하여 양질의 영상을 촬영하기 위해서는 반듯이 별도의 부가적인 장비 또는 전자장치를 필수적으로 부착하여야 하며 또한, 두 대의 카메라와 두 개의 렌즈를 사용하기 때문에 경제적인 측면에서도 비용이 상승되는 문제점이 있다.Fourthly, in order to capture high-quality video by conventional stereoscopic equipment, an additional additional device or electronic device must be necessarily attached. Also, since it uses two cameras and two lenses, it is economically expensive. There is a problem that rises.

다섯번째는 종래의 입체촬영 장비는 부피와 중량이 크고 무겁기 때문에 기동성이 떨어짐으로 인하여 순가포착이 불가능하고 촬영하기 위한 셋팅 등 준비과정과 촬영시간이 일반 촬영의 3배 이상 소요되기 때문에 콘텐츠 제작비용이 상승되는 문제점이 있다.Fifth, conventional stereoscopic imaging equipment is bulky, heavy, and heavy, which makes it impossible to capture the net price due to lack of maneuverability. There is a problem that rises.

따라서, 상기와 같은 두 대의 카메라와 렌즈를 사용하여 입체영상을 촬영하는 경우에 발생되는 상기의 문제점을 해결하기 위한 종래의 기술로서 카메라 렌즈 전단부에 어댑터 광학계를 착설하여 입체영상을 획득할 수 있는 방식이 있다.Therefore, as a conventional technique for solving the above problems caused when taking a stereoscopic image using two cameras and lenses as described above, the adapter optical system can be installed at the front end of the camera lens to obtain a stereoscopic image. There is a way.

즉, 도 2에 도시된 바와 같이 여러 기종의 켐코더 또는 카메라의 기존 렌즈 앞에 연결 착설하여 입체영상을 획득하는 일종의 어댑터로서, 종래의 켐코더 또는 카메라 종류들의 렌즈에 대한 설계 상황 등 성능 정보를 사전에 전혀 고려 할 수 없는 상황에서 어댑터 광학계를 설계하게 됨으로 상호 결합시 충분한 해상력을 가질 수 없고, 또 화각이 넓은 촬영시에는 켐코더 또는 카메라의 본 렌즈 앞단에서 각도가 커지기 때문에 양안거리(65㎜)를 유지하기 어려울 뿐만 아니라, 캠코더 또는 카메라 내부에 장착된 줌 렌즈의 초점 거리가 변환될 때, 입사동의 위치가 변동되기 때문에 4군 렌즈(L1, L2, L3, L4)로 이루어진 어댑터 렌즈계를 사용할 경우에도 줌 렌즈에 적합한 입사동으로 변환되어야 한다.That is, as shown in Figure 2 as a type of adapter for acquiring a stereoscopic image by connecting and installed in front of the existing lenses of various types of camcorders or cameras, performance information such as the design situation for the lenses of conventional camcorders or camera types in advance The adapter optical system is designed in a situation that cannot be considered, and it is impossible to have sufficient resolution when combined with each other, and when shooting wide angles of view, the angle is increased in front of the main lens of the camcorder or the camera. Not only is it difficult, but also when using an adapter lens system made of four-group lenses (L1, L2, L3, L4) because the position of the entrance pupil is changed when the focal length of the zoom lens mounted inside the camcorder or camera is changed, the zoom lens is used. It should be converted into an entrance pupil suitable for.

그러나, 어댑터 렌즈계가 이상의 문제점을 충분히 보상할 수 없기 때문에 화각이 충분히 못할 뿐만 아니라, 주변에 원이 그려저 나타나며 어둡게 되는 현상(비그네이트, 게라래)이 발생하기 때문에 줌 렌즈를 당김으로써 비그네이트, 게라래 현상이 없는 상태로 촬영할 수 있는 반면에, 화각이 너무 좁다는 문제점이 발생되고 있다.However, because the adapter lens system cannot sufficiently compensate for the above problems, the angle of view is not enough, and a circle is drawn around and becomes dark (a vigrate, a gera). On the other hand, while it is possible to take a picture without a phenomenon, a problem that the angle of view is too narrow has arisen.

또한, 상기 어댑터 렌즈계의 좌, 우측의 광로를 하나의 광로로 결합하기 위하여 빔 스프리터(BS; Beamsplitter, 미러 M1, M2, M3에 반사되어 들어온 두개의 광로를 결합하여 하나의 광로로 형성하는 장치)를 사용하고 있기 때문에 50%의 빛의 손실을 초래하고 있다.In addition, in order to combine the left and right optical paths of the adapter lens system into one optical path, a beam splitter (BS; a device for combining two optical paths reflected by the beamsplitter, mirrors M1, M2, and M3 into one optical path). Because of the use of 50% of light is lost.

따라서, 상기한 종래의 방식에 따른 구성으로는 저급의 입체영상만을 획득할 수 밖에 없다는 문제점이 있다.Therefore, there is a problem that only the lower level stereoscopic image can be obtained with the above-described conventional structure.

더욱이, 상기한 구성 이외에 도 3에 도시된 바와 같이 초점을 조절하는 제 1 렌즈군(3-1)과, 배율변환 및 보상을 담당하는 제 2 렌즈군(3-2)과, 제 3 렌즈군(3-3) 및 마스터렌즈인 제 4 렌즈군(3-4)으로 이루어진 줌 렌즈(3)가 형성된다.Furthermore, in addition to the above-described configuration, as shown in FIG. 3, the first lens group 3-1 for adjusting focus, the second lens group 3-2 for magnification conversion and compensation, and the third lens group A zoom lens 3 composed of (3-3) and a fourth lens group 3-4 which is a master lens is formed.

또한, 상기 줌 렌즈(3)의 제 3 렌즈군(3-3) 후방에 조리개(미도시)가 형성되고 상기 조리개 후방에 전방사프리즘(4)과 X-cube(5)가 배열된다.In addition, an aperture (not shown) is formed behind the third lens group 3-3 of the zoom lens 3, and the front saprism 4 and the X-cube 5 are arranged behind the aperture.

더욱이, 상기 조리개는 제 3 렌즈군(3-3) 후방과 전반사프리즘(4) 전방에 배열되고 조리개와 거의 밀착된 위치에 회전원판(6)으로 이루어진 셔터장치를 배치하여 좌, 우 영상을 교대로 CCD에 전달하며 또한 좌, 우 렌즈의 주 시각을 제어하기 위한 수단으로 양쪽에 위치한 전반사프리즘(4) 하단에 연결된 원의 축을 기준으로 서로 반대 방향으로 미세하게 회전조절하여 원거리에서 근거리의 주 시각을 제어하며 양쪽에 위치한 전반사프리즘(4)에서 90°로 굴절되어 입사된 빛을 하나의 광로로 결합하기 위한 X-cube(5)를 사용한다.Furthermore, the aperture is arranged behind the third lens group 3-3 and in front of the total reflection prism 4, and the shutter device composed of the rotating disc 6 is disposed at a position in close contact with the aperture to alternate left and right images. It is a means to control the main vision of the left and right lenses and to control the main vision of the left and right lenses by controlling the fine rotation in the opposite direction with respect to the axis of the circle connected to the bottom of the total reflection prism 4 located on both sides. X-cube (5) is used to combine the incident light refracted by 90 ° in the total reflection prism (4) located on both sides into one optical path.

상기한 구성은 제 3 렌즈군(3-3)과, 제 4 렌즈군(3-4) 사이에 광로를 결합하기 위한 X-cube(5)를 배치하기 때문에 고배율(높은 줌 비율) 줌 렌즈(3)의 설계 자체가 불가능할 뿐만 아니라, 현실적으로도 줌 렌즈의 줌 비율이 3배 정도 밖에는 구현할 수 없다.The above-described configuration is arranged so that the X-cube 5 for coupling the optical path is arranged between the third lens group 3-3 and the fourth lens group 3-4, so that a high magnification (high zoom ratio) zoom lens ( Not only is the design of 3) impossible, but in reality, the zoom ratio of the zoom lens can be realized only three times.

또한, 광로 결합시 사용된 이중 반사광학계 X-cube(5)의 특성상 광(7)의 75%는 손실되고 25%만 획득하기 때문에 본래 설계수치인 F2.8의 렌즈로서의 기능을 발휘하지 못하고, 결과적으로는 전체 3/4의 손실이 있는 F5.6의 렌즈로 되는 결과 를 초래하며, 또한 상기 X-cube(5) 제작시 정밀도가 100%가 되지 않으면 발생된 오차만큼의 이중영상이 발생된다.In addition, due to the characteristics of the dual reflection optical system X-cube (5) used at the time of optical path coupling, 75% of the light (7) is lost and only 25% is obtained, thereby failing to function as a lens of F2.8, which is an original design value. The result is a lens of F5.6 with a total loss of 3/4. Also, if the precision of the X-cube 5 is not 100%, a double image is generated as much as the generated error. .

상기, F2.8 또는 F5.6은 조리개의 수치를 나타낸 것으로써 상기 조리개의 수치를 F#으로 표시하며 상기 #은 숫자이다.Wherein F2.8 or F5.6 represents the numerical value of the aperture, the numerical value of the aperture is indicated by F #, where # is a number.

또한, X-cube(5)가 광량을 25%만을 이용하기 때문에 이를 극복하기 위하여 도 2에 도시된 광 분할기 빔스프리터를 병합한 기술이 있다. 상기 광분할기 빔스프리터를 병합한 기술은 광량을 50%까지 사용할 수 있고 100% 사용은 불가능하다.In addition, since the X-cube 5 uses only 25% of the light amount, there is a technique in which the light splitter beam splitter shown in FIG. 2 is merged to overcome this. The technique incorporating the light splitter beam splitter can use up to 50% of the amount of light and cannot use 100%.

한편, 일반적으로 영상을 촬영하는 과정에서 렌즈를 바꾸어 촬영할 경우에는 광학 결합장치를 포함한 렌즈 전체를 교환하여 촬영해야 한다는 문제점이 있다.On the other hand, in the case of changing the lens in the process of taking an image in general, there is a problem that you need to replace the entire lens including the optical coupling device.

따라서, 본 발명은 상기 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 사람의 좌, 우측 두 눈을 통하여 완벽한 입체감을 느끼는 거리인 양안간격 65㎜를 유지하여 좌, 우 두 개의 광로로 설계 형성된 스테레오 줌 렌즈계로부터 각각 획득한 좌우측 영상을 하나의 광로로 결합하여 좌, 우 교차되게 순차적으로 광손실이 전혀없도록 한 대의 카메라 CCD에 전달하는 무손실 광로결합 장치를 이용한 입체영상 촬영용 스테레오 줌 렌즈계를 제공하는데 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, the object of the present invention is to design the left and right two optical paths by maintaining the distance between the binocular spacing 65mm, which is a distance that feels a perfect three-dimensional feeling through the left and right eyes of a person Provides a stereo zoom lens system for stereoscopic image shooting using a lossless optical path combining device that combines the left and right images obtained from the formed stereo zoom lens system into a single optical path and transmits them to one camera CCD so that there is no light loss in a left and right intersection. It is.

본 발명의 다른 목적은 적합한 초점거리와 화각을 갖는 영상을 촬영하기 위해서 여러 종류의 필요한 렌즈를 쉽게 교환하여 촬영하는 무손실 광로결합 장치를 이용한 입체영상 촬영용 스테레오 줌 렌즈계를 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a stereo zoom lens system for stereoscopic image capturing using a lossless optical path combining apparatus for easily swapping and photographing various kinds of necessary lenses in order to capture an image having a suitable focal length and angle of view.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일실시예에 따른 무손실 광로 결합기를 이용한 입체영상 촬영용 스테레오 줌 렌즈계는 좌측광이 투영되는 좌측 줌 렌즈로부터 좌측 제 1 릴레이 렌즈와, 제 1 미러 및 제 2 미러를 통해서 좌측광을 전달받는 좌측 광학계와, 상기 좌측광 타측에 우측광이 우측 줌 렌즈로부터 우측 제 1 릴레이 렌즈와, 제 3 미러를 통해서 우측광을 전달받게 배치되는 우측 광학계와, 상기 좌, 우측 광학계의 좌측광과, 우측광을 투과 또는 반사하여 상기 좌측광과, 우측광을 단일광으로 합성하는 광로결합장치와, 상기 합성된 단일광을 고화질로 보상하는 제 2 릴레이 렌즈 및 상기 보상된 화질을 빨강, 녹색, 파랑의 3가지 원색으로 분리하는 색합성 프리즘으로 구성된 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a stereo zoom lens system for stereoscopic image capturing using a lossless optical path combiner according to an embodiment of the present invention includes a left first relay lens, a first mirror, and a second mirror from a left zoom lens on which left light is projected. The left optical system receiving the left light through the left optical system, the right optical system on the other side of the left light receiving the right first relay lens from the right zoom lens, the right optical system arranged to receive the right light through the third mirror, and the left and right optical systems An optical path combining apparatus for transmitting or reflecting the left light and the right light to synthesize the left light and the right light into a single light, a second relay lens for compensating the synthesized single light with high quality, and the compensated image quality. It is characterized by consisting of a color synthesis prism that is separated into three primary colors of red, green, and blue.

본 발명의 일실시예에 따르면 상기 광로결합장치는 좌측 광학계의 좌측광과, 우측 광학계의 우측광이 투과 및 반사되는 회전원판과, 상기 회전원판을 회전시키기 위한 회전력을 모터로부터 전달하는 무접촉 운동 전달장치와, 상기 회전되는 회전원판에 투과 및 반사되는 좌측광과, 우측광이 접하는 주 시점을 조절하는 주 시각 제어부로 이루어진 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, the optical path coupling device includes a rotating disc through which the left light of the left optical system and the right light of the right optical system are transmitted and reflected, and a contactless motion for transmitting a rotational force for rotating the rotating disc from a motor. It characterized in that it comprises a transmission device, a main time control unit for controlling the main point of contact with the left light transmitted and reflected on the rotating rotating disk, the right light.

본 발명의 일실시예에 따르면 회전원판의 회전속도와 카메라의 녹화되는 씽크가 일치되도록 동기화시키는 센서가 더 구비된 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, a sensor for synchronizing the rotational speed of the rotating disc and the recorded sink of the camera is further provided.

본 발명의 일실시예에 따르면 상기 회전원판은 좌측광, 우측광이 투과 또는 반사되는 면이 짝수로 등분되는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, the rotating disc is characterized in that the surface on which the left light and the right light are transmitted or reflected is divided into even numbers.

본 발명의 일실시예에 따르면 상기 좌측광학계와, 우측광학계의 줌 렌즈는 탈부착되는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, the left optical system and the zoom lens of the right optical system are detachable.

본 발명의 일실시예에 따르면 상기 광로결합장치는 무접촉 운동 전달장치가 구비되어 회전원판을 회전시켜 우측광과, 좌측광을 투과 또는 반사하는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, the optical path coupling device is provided with a non-contact motion transmission device to transmit or reflect the right light and the left light by rotating the rotating disc.

본 발명의 일실시예에 따르면 상기 광로결합장치는 두 개의 주시각 조절부가 구비되고, 상기 두 개의 주시각 조절부 각각에 좌측광학계의 제 2 미러와, 우측광학계의 제 3 미러가 부착되어 상기 주시각 조절부의 회전에 의하여 주시각이 조절되는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, the optical path combining apparatus includes two vergence adjusters, and each of the two vergence adjusters is provided with a second mirror of a left optical system and a third mirror of a right optical system. The angle of view is controlled by the rotation of the visual adjustment unit.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예들을 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 4는 본 발명에 따른 무손실 광로결합장치를 이용한 입체영상 촬영용 스테레오 줌 렌즈계를 도시한 도면이다.4 is a diagram illustrating a stereo zoom lens system for stereoscopic image capturing using a lossless optical path combining apparatus according to the present invention.

도면을 참조하면; 입체 영상 카메라(10)는 좌측 광학계(100), 우측 광학계(200), 광로 결합기(300)와, 조리개(400), 제 2 릴레이 렌즈계(500)와, 색합성 프리즘(600)으로 구성된다.Referring to the drawings; The stereoscopic camera 10 includes a left optical system 100, a right optical system 200, an optical path combiner 300, an aperture 400, a second relay lens system 500, and a color synthesizing prism 600.

보다 상세하게, 상기 좌측 광학계(100)는 줌 렌즈계(110)와, 제 1 릴레이 렌즈계(120)와, 제 1 미러(130-1) 및 제 2 미러(130-2)가 순차적으로 배열된다. 상기 줌 렌즈(110) 제 1 군 렌즈(111), 제 2 군 렌즈(112), 제 3 군 렌즈(113) 및 마스터렌즈부인 제 4 군 렌즈(114)가 순차적으로 배열되고, 상기 제 1 군 렌즈(111)는 초점 조절부로서 근접 물체에 대하여 영상을 선명하게 결상되게 한다. 즉 물체의 거리가 가까워지면 초점 조절부가 앞으로 이동하면서 CCD(700)에 선명한 영상을 검출하게 한다.In more detail, the left optical system 100 includes a zoom lens system 110, a first relay lens system 120, a first mirror 130-1, and a second mirror 130-2. The zoom lens 110, the first group lens 111, the second group lens 112, the third group lens 113 and the fourth group lens 114 serving as the master lens are sequentially arranged, and the first group The lens 111 serves as a focus adjuster to sharpen an image of a nearby object. That is, when the distance of the object is closer, the focus adjuster moves forward to detect the clear image on the CCD 700.

상기 제 2 군 렌즈(112)와, 제 3 군 렌즈(113)는 변배계이고 전후로 이동하면서 줌 렌즈계(110)의 초점거리를 변화시켜서 물체의 크기와 화각을 변화시키는 역할을 한다.The second group lens 112 and the third group lens 113 are variable displacement systems and move forward and backward to change the focal length of the zoom lens system 110 to change the size and angle of view of the object.

상기 제 1 릴레이 렌즈계(120)의 전방에 배열되는 상기 마스터렌즈부인 제 4군 렌즈(114)는 최종적으로 선명한 영상을 결상시킨다. 또한, 상기 제 1 릴레이 렌즈계(120)의 후방으로 제 1 미러(130-1)와, 제 2 미러(130-2)가 배열되고 상기 제 1 릴레이 렌즈계(120)와, 제 2 미러(130-2)의 후방에는 광로결합장치(300)가 배열된다.The fourth group lens 114 that is the master lens unit arranged in front of the first relay lens system 120 finally forms a clear image. Also, a first mirror 130-1 and a second mirror 130-2 are arranged behind the first relay lens system 120, and the first relay lens system 120 and the second mirror 130-are arranged. At the rear of 2), the optical path coupling device 300 is arranged.

상기 제 1 릴레이 렌즈(120)는 줌 렌즈(110)로부터 형성된 상의 해상도를 향상 유지시키며 광로 결합 상에 필요로 하는 제 1 미러, 제 2 미러, 제 3 미러(130-1, 130-2, 130-3)들과 광로결합장치(300)의 회전원판(310) 등의 설치공간에 필요한 거리 즉, 간격을 확보한다.The first relay lens 120 improves and maintains the resolution of the image formed from the zoom lens 110 and requires the first mirror, the second mirror, and the third mirror 130-1, 130-2, and 130 required for the optical path coupling. -3) and the distance, that is necessary for the installation space of the rotation disc 310 of the optical path coupling device 300 to secure the interval.

상기 우측 광학계(200)는 좌측 광학계(100)와 대칭된다. 단 우측 광학계(200)는 좌측 광학계(100)에 배열된 제 1 미러(130-1), 제 2 미러(130-2)를 대신하여 제 3 미러(130-3) 하나만 배열된다.The right optical system 200 is symmetrical with the left optical system 100. However, in the right optical system 200, only one third mirror 130-3 is arranged in place of the first mirror 130-1 and the second mirror 130-2 arranged in the left optical system 100.

상기 광로 결합기(300)는 도 5에 도시된 바와 같이 회전원판(310)과, 무접촉 운동 전달장치(320)와, 주 시각 제어기(330)와, 도 4에 도시된 제 2 및 제 3미 러(130-1, 130-2)로 구성된다.The optical path combiner 300, as shown in Figure 5, the rotary disk 310, the contactless motion transmission device 320, the main vision controller 330, the second and third beauty shown in FIG. And 130 (130-1 and 130-2).

보다 상세하게는 회전원판(310)이 45°의 각도로 위치하여 회전할 경우에 좌측 광학계(100)의 마지막에 위치한 제 2 미러(103-2)에서 반사된 좌측광로 영상에 해당되는 광을 투과시켜 주고 또한 우측 광학계(200)의 마지막에 위치한 제 3 미러(103-3)에서 반사된 우측광로 영상에 해당되는 광을 반사시켜 준다.In more detail, when the rotating disc 310 is rotated at an angle of 45 °, the light corresponding to the left optical path image reflected by the second mirror 103-2 positioned at the end of the left optical system 100 is rotated. It transmits the light and reflects the light corresponding to the image of the right light path reflected by the third mirror 103-3 located at the end of the right optical system 200.

또한, 좌측 광학계(100)와 우측 광학계(200)를 결합시키는 광로결합장치(300)의 회전원판(310)이 좌, 우 광로가 90°각으로 교차되는 대각선상에 배치되게 하며, 이때 회전원판은 회전원판의 반지름 내에서 중심부 샤프트(313)가 차지하는 면적을 제외한 회전원판(310)의 면적을 2등분하여 사용한다.In addition, the rotation disc 310 of the optical path coupling device 300 for coupling the left optical system 100 and the right optical system 200 is arranged on a diagonal line in which the left and right optical paths cross at 90 ° angles. Is used by dividing the area of the rotational disc 310 into two, except for the area occupied by the central shaft 313 within the radius of the rotational disc.

상기 2등분된 회전원판(310)의 한 면(311)에 100% 투과 목적의 투과코팅을 하고 다른 한 면(312)에 100% 반사목적의 반사코팅으로 가공 처리한다. 또한 상기 회전원판(350)은 유리재질이 바람직하다.100% transmissive coating is applied to one side 311 of the two-segmented rotating disc 310 and the other side 312 is processed by 100% reflective coating. In addition, the rotating disc 350 is preferably a glass material.

따라서, 회전원판(310)이 회전할 경우에는 한번은 좌측 광학계(100)의 광이 제 2 미러(130-2)를 통해 반사되어 회전원판(310)의 투과 코팅 면(311)을 통하여 직선으로 투과되고, 한번은 우측 광학계(200)의 광이 제 3 미러(130-3)를 통하여 회전원판(310)의 반사 코팅 면(312)에서 90°로 반사된다. 이와 같이 투과, 반사가 반복되어 좌측광과, 우측광이 교차되고 순차적으로 광의 손실 없이 단일광으로 합성되며, 상기 단일광은 조리개(400), 제 2 릴레이 렌즈(100), 색합성 프리즘(600)과 CCD(700)에 전달되어 영상이 녹화된다.Therefore, when the rotating disc 310 rotates, once the light of the left optical system 100 is reflected through the second mirror 130-2 and transmitted linearly through the transparent coating surface 311 of the rotating disc 310. Once, the light of the right optical system 200 is reflected at 90 ° from the reflective coating surface 312 of the rotating disc 310 through the third mirror 130-3. In this way, transmission and reflection are repeated so that the left light and the right light intersect and are sequentially synthesized into a single light without loss of light. The single light includes an aperture 400, a second relay lens 100, and a color synthesis prism 600. ) Is transferred to the CCD 700 and the image is recorded.

특히, 회전원판(310)은 2등분, 4등분, 6등분 등 짝수배로 등분되어 투과, 반 사가 되도록 제작하는 것도 가능하나, 이와 같이 회전원판(310)을 세분화하여 등분하면 원판의 규격이 커지므로 본 발명에서는 렌즈의 외형을 작게 하기 위하여 2등분하는 것이 가장 바람직하다.In particular, the rotation disc 310 may be made to be evenly divided into two, four, and six equal parts so as to be transmitted and reflected. However, when the rotary disc 310 is subdivided into equal parts, the size of the original disc becomes larger. In this invention, it is most preferable to divide into 2 parts in order to reduce the external shape of a lens.

한편, 회전원판(310)의 회전속도와 카메라의 녹화되는 순간을 동기시키기 위해서 회전원판(310) 하부에 장착된 센서(340)는 투과, 반사가 되는 2등분된 회전원판(310)이 회전함에 따라 투명상태에서 불투명상태로, 불투명상태에서 투명상태로 변화되는 상태 신호를 검출한다. 이와 같이 검출된 신호로 카메라의 씽크와 동기되도록 회전원판(310)을 회전시키는 모터(323)의 RPM(분당 회전속도)을 제어하도록 프로그램을 구축하고, 상기 프로그램은 본 발명 광로결합장치를 이용한 입체영상 촬영용 스테레오 줌 렌즈계가 구비된 입체영상 촬영용 카메라에 구축된 제어부에 설치되어 제어된다.On the other hand, in order to synchronize the rotational speed of the rotating disk 310 and the recording moment of the camera, the sensor 340 mounted on the lower portion of the rotating disk 310 is rotated into two divided disk 310 is transmitted and reflected Therefore, a state signal is detected that changes from a transparent state to an opaque state and from an opaque state to a transparent state. The program is constructed to control the RPM (revolution speed per minute) of the motor 323 which rotates the rotating disc 310 to be synchronized with the sink of the camera with the detected signal. It is installed and controlled in a control unit built in a stereoscopic image capturing camera equipped with a stereo zoom lens system for image capturing.

또한, 상기 줌 렌즈계(110)는 제 1 군 렌즈(111)의 포커스 제어와, 제 2 군 렌즈(112), 제 3 군 렌즈(113), 제 4 군 렌즈(114)의 줌 렌즈 제어는 좌측광학계(100)와, 우측 광학계(200)의 렌즈가 좌, 우 대칭으로 위치함으로 렌즈의 경통 외경에 적합한 기어를 형성하고 경통과 경통 사이에 모터를 사용하며 모터 샤프트에 기어를 장착하여 양쪽 경통에 형성된 기어와 물려 좌우 동시에 동일하게 동조되어 제어되도록 설치한다.In addition, the zoom lens system 110 controls the focus of the first group lens 111 and the zoom lens control of the second group lens 112, the third group lens 113, and the fourth group lens 114 on the left side. Since the optical system 100 and the lens of the right optical system 200 are positioned symmetrically to the left and right, a gear suitable for the outer diameter of the lens barrel is formed, a motor is used between the barrel and the barrel, and the gear is mounted on the motor shaft so that the lens is attached to both barrels. It is installed so that the left and right at the same time synchronized with the formed gear and controlled.

상기 무접촉 운동 전달장치(320, 맥트란)는 영구자석으로 일반 베어링 형태의 링의 형상으로 되어 있기 때문에 상기 베어링 형태의 링(321, 322) 외경에 +극과 -극성을 갖는 자력이 형성되어 있기 때문에 무접촉으로도 회전운동을 전달할 수 있다.Since the contactless motion transmission device 320 (McTran) is a permanent magnet in the shape of a ring in the form of a general bearing, a magnetic force having positive and negative polarities is formed in the outer diameters of the bearing-shaped rings 321 and 322. Because of this, rotational motion can be transmitted without contact.

상기 베어링 형태의 링(321, 322) 중에서 어느 하나(322)는 모터 샤프트(324)에 다른 하나(321)는 모터(323)의 운동을 전달하고자 하는 회전원판(310) 중심부와 연결되는 샤프트(313)가 서로 접촉되지 않도록 최대한 근접하게 설치한다. 이때, 두 개의 자석으로 된 링(321, 322)은 서로 접촉되기 때문에 미리 얇은 종이 2장 정도를 사이에 끼워두고 지지하는 브라켓 등을 조여 고정한 후 종이를 빼내는 방법을 사용한다.One of the bearings 321 and 322 of the bearing form 322 is a shaft that is connected to the motor shaft 324 and the other 321 is connected to the center of the rotation disk 310 to transfer the motion of the motor 323 ( 313) should be installed as close as possible to avoid contact with each other. At this time, since the two magnet rings 321 and 322 are in contact with each other, a method of removing the paper after fixing two brackets of thin paper in advance and tightening the supporting bracket is fixed.

상기 무접촉 운동 전달장치(320)는 모터(323)측과, 회전원판(310)이 접촉없이 모터(323)가 구동하면, 회전원판(310)은 모터(323)의 회전 반대 방향으로 동일하게 회전되며, 두 개의 링(321, 322)은 서로 접촉되지 않은 가까울수록 토크(힘)가 강하고, 멀어질수록 점점 약해진다.The contactless motion transmission device 320 is the motor 323 side, and when the motor 323 is driven without contact with the rotation disc 310, the rotation disc 310 is the same in the opposite direction of rotation of the motor 323 The two rings 321 and 322 are rotated, and the closer they are not in contact with each other, the stronger the torque, and the weaker they are.

상기 좌측 광학계(100)의 마지막에 자리한 제 2 미러(130-2)와, 우측 광학계(200)의 마지막에 자리한 제 3 미러(130-3)는 각각의 하단에 원형중심 축 그 하단에서 기어로 연결되어진 주 시각 제어부(330)가 형성되어 모터(323)를 이용한 자동제어 뿐만 아니라, 모터를 이용하지 않는 수동제어도 가능하다.The second mirror 130-2 located at the end of the left optical system 100 and the third mirror 130-3 located at the end of the right optical system 200 are geared at the lower end of the circular center axis at each lower end thereof. Connected main time controller 330 is formed to enable automatic control using the motor 323, as well as manual control without using a motor.

상기 주 시각 제어부(330)는 좌측 광학계(100)에서 형성된 영상과, 우측 광학계(200)에서 형성된 영상이 제 2 미러 (130-2) 또는 제 3 미러(130-3)를 통하여 주 시점을 결정하도록 제어하는 제 1 주시각 조절부(331)와, 제 2 주시각 조절부(332)로 구성된다.The main time controller 330 determines a main view of the image formed by the left optical system 100 and the image formed by the right optical system 200 through the second mirror 130-2 or the third mirror 130-3. The first vergence adjuster 331 and the second vergence adjuster 332 are controlled.

상기 제 1 및 제 2 주시각 조절부(331, 332)는 주 시점을 결정하기 위해서 제 1 및 제 2 주시각 조절부(331, 332)의 중심 축 하단 내부에 기어셋트가 구성되고 상기 기어셋트는 수동 또는 모터에 의하여 제어되고, 주시각에 필요한 각도를 한쪽에 편중되지 않도록 하기 위하여 좌, 우의 광로에서 균등하게 절반씩 나누어 연결된 수단에 의해서 제어된다.The first and second viewing angle adjusting units 331 and 332 have a gear set configured in the lower end of the central axis of the first and second viewing angle adjusting units 331 and 332 to determine a main view point. Is controlled by a manual or a motor, and is controlled by means of equally divided parts in the left and right optical paths so as not to be biased to one side.

따라서, 광로 결합기(300)는 이상 설명한 바와 같이 좌측 광학계(100)의 영상과, 우측 광학계(200)의 영상을 투과, 반사하여 합성된 단일영상을 CCD(700)로 전달한다.Therefore, the optical path combiner 300 transmits the single image synthesized by transmitting and reflecting the image of the left optical system 100 and the image of the right optical system 200 to the CCD 700 as described above.

상기 제 2 및 제 3 미러(130-2, 130-3)는 주 시각 제어부(330)에 구비된 제 1 또는 제 2 주시각 조절부(331, 332)의 회전에 의해서 주 시각이 조절된다.The main time of the second and third mirrors 130-2 and 130-3 is adjusted by the rotation of the first or second viewing angle adjusting units 331 and 332 provided in the main time controller 330.

다음, 상기 조리개(400)는 광로 결합기(300) 후방에 배열되고 빛이 통과하는 구경을 조절하여 광량을 제어한다.Next, the diaphragm 400 is arranged behind the optical path combiner 300 and controls the amount of light by adjusting the aperture through which the light passes.

그 다음, 상기 제 2 릴레이 렌즈계(500)는 조리개(400) 후방에 배열되고 상기 제 2 릴레이 렌즈계(500) 후방에 색합성 프리즘(600)이 배열되며, 상기 색합성 프리즘(600) 후방에 CCD(700)가 배열되어 형성된다.Next, the second relay lens system 500 is arranged behind the diaphragm 400, and the color synthesizing prism 600 is arranged behind the second relay lens system 500, and the CCD is behind the color synthesizing prism 600. 700 is arranged and formed.

상기 제 2 릴레이 렌즈계(500)는 광로결합장치(300)에서 좌측광학계(100)의 좌측영상과, 우측광학계(200)의 우측영상이 합성된 단일영상을 고화질로 보상하여 CCD(700)로 전달한다.The second relay lens system 500 compensates a single image obtained by synthesizing the left image of the left optical system 100 and the right image of the right optical system 200 in the optical path combining apparatus 300 to a high-definition image, and transmits the same to the CCD 700. do.

상기 색합성 프리즘(600)은 보상된 화질을 빨강, 녹색, 파랑의 3가지 원색으로 분리하여 CCD(700)에 전달하는 역할을 한다.The color synthesizing prism 600 separates the compensated image quality into three primary colors of red, green, and blue and transmits the same to the CCD 700.

이때, 상기 색합성 프리즘(600)과 CCD(700)는 종래의 카메라 내부에 고정되 어 있는 것으로써, 본 발명의 스테레오 줌 렌즈와 결합하여 입체영상 전용 카메라를 완성하고자 사전에 계획되어 정해진 카메라 기종의 것으로서, 그 재질, 수차, 간격, 크기, 등 각종 특성과 정보를 확보하고 그 정보에 적합하도록 스테레오 줌 렌즈계의 설계가 이루어진 것이다.At this time, the color synthesizing prism 600 and the CCD 700 is fixed to the inside of the conventional camera, in combination with the stereo zoom lens of the present invention to complete a three-dimensional image-only camera in advance and predetermined camera model As such, the stereo zoom lens system is designed to ensure various characteristics and information such as material, aberration, spacing, size, and the like, and to fit the information.

따라서, 종래의 기술과 같이 조리개를 줌렌즈에 위치시킬 경우에는 좌, 우측 각각 두 곳에 조리개를 설치해야 하나 제 2 릴레이 렌즈계(500)에 조리개(400)를 위치시킬 경우에는 광로가 결합되어 한 개의 광로에 의하여 한곳에만 조리개를 설치함으로써 무손실 광로결합장치를 이용한 입체영상 촬영용 스테레오 줌 렌즈계의 구성과 제어가 간단해진다.Therefore, when the aperture is positioned in the zoom lens as in the prior art, the aperture must be installed at two positions, respectively, at the left and the right. However, when the aperture 400 is positioned at the second relay lens system 500, the optical path is coupled to one optical path. By setting the aperture only in one place, the configuration and control of the stereo zoom lens system for stereoscopic image capturing using a lossless optical path coupling device is simplified.

즉, 상기 줌 렌즈계(110)에 의하여 결상되는 상면의 위치를 제 1 릴레이 렌즈(120)의 앞 초점의 위치와 일치시키게 되면 상기 제 1 릴레이 렌즈(120)를 투과한 광은 평행광이 되어 제 1 미러(130-1) 및 제 2 미러(130-2)와 조리개(400)를 통해 제 2 릴레이 렌즈(500)에 의해 색합성 프리즘(600) 후방에 배열된 CCD(700)에 영상이 결상된다.That is, when the position of the image surface formed by the zoom lens system 110 is matched with the position of the front focal point of the first relay lens 120, the light transmitted through the first relay lens 120 becomes parallel light, and thus Images are imaged on the CCD 700 arranged behind the color synthesizing prism 600 by the second relay lens 500 through the first mirror 130-1, the second mirror 130-2, and the aperture 400. do.

이와 같이 구성된 본 발명의 입체영상 촬영 렌즈계의 제원은 줌렌즈계의 초점거리는 7.35㎜ 내지 7.53㎜로써 줌 비율이 10배인 줌렌즈이고 F#은 2.8이다.Specifications of the stereoscopic image photographing lens system of the present invention configured as described above are a zoom lens having a zoom ratio of 10 times with a focal length of 7.35 mm to 7.53 mm and a F # of 2.8.

또한, 사용되는 CCD 제원은 2/3인치(실제 대각선 길이 11㎜)이고 화면비례는 16:9이기 때문에 CCD의 크기는 가로 9.59㎜ 세로 5.39가 된다. 이에 따른 화각을 계산하여 보면, 초점거리가 7.53㎜인 DLS인 경우에는 수평 65°, 수직 36.6°, 대각 74.6°가 된다.In addition, since the CCD specification used is 2/3 inch (actual diagonal length 11mm) and the aspect ratio is 16: 9, the size of CCD becomes 9.59mm width 5.39. According to the calculated angle of view, in the case of the DLS having a focal length of 7.53 mm, it becomes 65 ° horizontally, 36.6 ° vertically, and 74.6 ° diagonally.

상기 수평, 수직, 대각을 수식으로 표현하면 다음과 같다.The horizontal, vertical, and diagonal expressions are expressed as follows.

수평 65° =

Figure 112006025018242-PAT00001
65 ° horizontal =
Figure 112006025018242-PAT00001

수직 36.6° =

Figure 112006025018242-PAT00002
36.6 ° vertical =
Figure 112006025018242-PAT00002

대각 74.6° =

Figure 112006025018242-PAT00003
Diagonal 74.6 ° =
Figure 112006025018242-PAT00003

한편, 최근접 촬영거리를 700㎜로 할 경우에 양안 거리 65㎜의 중앙에 있는 물체를 보는 각도는 2.658(

Figure 112006025018242-PAT00004
}))가 되고, 이 값은 주시각의 변화이다. 또한 줌렌즈는 수평방향으로 67.658°(65° + 2.658)까지 촬영할 수 있도록 설계되고 상기 설계된 줌렌즈계(110)를 대각으로 환산하면 대각선거리 12.1㎜까지 좋은 영상이 결상되도록 설계한다.On the other hand, when the nearest photographing distance is 700 mm, the angle of viewing the object at the center of the binocular distance 65 mm is 2.658 (
Figure 112006025018242-PAT00004
})), And this value is the change in viewing angle. In addition, the zoom lens is designed to shoot up to 67.658 ° (65 ° + 2.658) in the horizontal direction, and when the designed zoom lens system 110 is converted diagonally, a good image is formed up to a diagonal distance of 12.1 mm.

그러므로, 이러한 용도로 사용되는 렌즈는 통산적으로 설계 제작된 렌즈보다 10% 넓은 화각을 갖도록 설계되어야 한다.Therefore, the lens used for this purpose should be designed to have an angle of view that is 10% wider than that of a conventionally designed lens.

상기 제 1 릴레이 렌즈계(120) 역시 줌 렌즈계(110)와 동일하게 대각선거리 12.1㎜의 영상을 수용할 수 있도록 설계되는 반면, 상기 제 2 릴레이 렌즈(500)는 CCD(700)의 크기와 동일한 대각선거리 11㎜로 설계된다.The first relay lens system 120 is also designed to accommodate an image having a diagonal distance of 12.1 mm in the same way as the zoom lens system 110, while the second relay lens 500 is diagonally equal to the size of the CCD 700. Designed with a distance of 11 mm.

이는 상기 좌, 우의 렌즈계(100, 200)에서 근접 물체에 대한 주 시각 제어시 필요되는 20%의 여유 화각의 양을 1/2씩 나누어 좌, 우의 렌즈계(100, 200) 각각에 10%의 여유 화각을 수용하여 설계한다. 또한 상기 제 2 릴레이 렌즈(500)는 주시각 변화에 필요로 하는 여유 화각이 필요하지 않기 때문에 대각선거리 11㎜로 설계한다.The left and right lens systems 100 and 200 divide the amount of the 20% of the angle of view required for the main visual control of the adjacent object in half by dividing each of the left and right lens systems 100 and 200 by 10%. Design by accepting the angle of view. In addition, the second relay lens 500 is designed to have a diagonal distance of 11 mm because the angle of view required for changing the viewing angle is not required.

또한 상기 제 1 릴레리 렌즈(120)와 제 2 릴레이 렌즈(500)의 초점거리는 40㎜이며, F#는 줌렌즈(110)와 동일한 F2.8이다.In addition, the focal length of the first relay lens 120 and the second relay lens 500 is 40 mm, and F # is the same F2.8 as the zoom lens 110.

이에 따라, 상기 조리개(400)에 광이 통과하는 직경 R = 14.29(40/2.8)가 된다.As a result, a diameter R = 14.29 (40 / 2.8) through which light passes through the diaphragm 400 is obtained.

전체적으로 제 1 릴레이 렌즈(120)와 제 2 릴레이 렌즈(500)의 초점거리를 동일하게 하여 릴레이렌즈부의 배율을 도 5에 도시된 바와 같이 동일 비율인 경우에는 줌렌즈부의 F#과 릴레이렌즈의 F#가 동일하게 되나, 제 1 릴레이렌즈(120)와 제 2 릴레이렌즈(500)의 초점거리를 40㎜로 두고, 제 2 릴레이 렌즈(500)의 초점거리를 60㎜로 두게 되는 릴레이렌즈부는 1.5배 확대 광학계가 되어 줌렌즈부에 결상되는 상의 크기를 대각선길이는 7.333㎜가 되도록 하여도 릴레이렌즈부를 1.5배 확대시키기 때문에 결과적으로 CCD(700) 위치에서는 대각선거리는 11㎜가 된다.In general, when the magnification of the relay lens unit is the same ratio as shown in FIG. 5 by making the focal lengths of the first relay lens 120 and the second relay lens 500 the same, the F # of the zoom lens unit and the F # of the relay lens are the same. However, the relay lens unit having the focal length of the first relay lens 120 and the second relay lens 500 at 40 mm and the focal length of the second relay lens 500 at 60 mm is 1.5 times the magnification optical system. Since the relay lens unit is enlarged 1.5 times even if the size of the image formed in the zoom lens unit is 7.333 mm, the diagonal distance becomes 11 mm at the position of the CCD 700 as a result.

따라서, 줌렌즈(110)의 크기를 작게 할 수 있기 때문에 양안 거리 65㎜를 유지할수 있는 반면에 전체 광하계의 F#를 2.8로 하기 위하여 줌렌즈의 F#로 1.87(2.8/1.5)이 되도록 설계한다.Therefore, since the size of the zoom lens 110 can be reduced, the binocular distance 65mm can be maintained, while the F # of the zoom lens is designed to be 1.87 (2.8 / 1.5) in order to set the F # of the entire optical system to 2.8.

이와 같이 본 발명에 따른 입체영상 촬영 렌즈계의 줌렌즈 계는 도 6에 도시된 바와 같이 광학계의 Tele상태, Middle상태, Wide 상태의 그 구조와 광로가 각각 특징적으로 변화됨을 나타낸 것이다.As described above, the zoom lens system of the stereoscopic image capturing lens system according to the present invention shows that the structure and the optical path of the tele state, the middle state, and the wide state of the optical system are characteristically changed, respectively.

또한 본 발명에서는 도 7에 도시된 바와 같이 A는 카메라의 본체이고 B는 제 1 릴레이 렌즈와 광로결합장치가 포함되고 C는 줌렌즈계로 크게 세가지로 부착되는 용도에 따라 구분된다.In addition, in the present invention, as shown in FIG. 7, A is the main body of the camera, B is the first relay lens and the optical path coupling device is included, and C is divided according to the use is largely attached to the zoom lens system.

통상적으로 촬영을 할 때 촬영물에 따라 용도에 따라 촬영목적에 맞는 각종 규격의 렌즈로 교환해가며 촬영함에 따라 수준 높은 영상을 제작할 수 있는 바, 본 발명에서 이점을 사전에 고려하고 제 1 릴레이 렌즈와 광로결합장치가 포함된 B는 A의 카메라 본체와 그대로 연결을 유지하고 줌 촬영이 필요하지 않을 때는 C의 줌렌즈를 초점거리가 다른 단 렌즈들로 간단히 교환하여 수준 높은 영상을 촬영할 수 있도록 하였다.In general, when taking a picture, it is possible to produce a high-quality image according to the shooting by exchanging a lens of various specifications according to the purpose of use according to the shooting object. B, which includes an optical path combiner, maintains the connection with the camera body of A, and when the zooming is not necessary, the C zoom lens can be replaced with other lenses having different focal lengths to capture high quality images.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.As mentioned above, although this invention was demonstrated by the limited embodiment and drawing, this invention is not limited by this and is given by the person of ordinary skill in the art to the following, Of course, various modifications and variations are possible within the scope of equivalents of the claims to be described.

따라서, 본 발명은 줌 렌즈에 의하여 결상된 영상을 무접촉 운동 전달기에 의하여 회전되는 회전원판이 구비된 광로결합장치를 이용하여 광량의 손실없이 좌, 우 광로를 결합하여 하나의 광로로 한 대의 CCD 카메라에 결상시킬 수 있는 효과가 있고, 또한, 본 발명은 양안 간격을 사람의 두 눈 사이의 평균거리인 65㎜로 줄일 수 있어서 눈에 피로감이 없는 양질의 영상을 획득할 수 있으며, 한 대의 소형으로 경량화된 카메라를 이용하여 입체영상을 촬영하기 때문에 순간적인 포착이 가능할 뿐만 아니라 경제적인 효과가 있다.Therefore, the present invention uses a single optical path by combining the left and right optical paths without loss of light by using an optical path coupling device equipped with a rotating disc which rotates the image formed by the zoom lens by a contactless motion transmitter. There is an effect that can be imaged on the camera, the present invention can also reduce the distance between the binocular to 65mm, the average distance between the human eyes of the human eye can obtain a high-quality image without eye fatigue, one small As it captures a three-dimensional image using a lightweight camera, not only instant capture is possible but also economical effect.

더욱이 무접촉 운동 전달기를 사용함으로써 소음이 없어 현장 동시녹음을 할 수 있을 뿐만 아니라, 각종 규격의 단일 렌즈들을 용도에 적합하게 개발하여 손쉽게 교환할 수 있기 때문에 양질의 입체영상 콘텐츠를 제작할 수 있는 효과가 있다.Moreover, by using a contactless motion transmitter, not only noise can be recorded simultaneously but also the single lens of various specifications can be easily developed and exchanged for the purpose of producing high quality stereoscopic image contents. have.

Claims (7)

좌측광이 투영되는 좌측 줌 렌즈로부터 좌측 제 1 릴레이 렌즈와, 제 1 미러 및 제 2 미러를 통해서 좌측광을 전달받는 좌측 광학계와;A left optical system receiving a left first relay lens, a left light through a first mirror and a second mirror from a left zoom lens on which left light is projected; 상기 좌측광 타측에 우측광이 우측 줌 렌즈로부터 우측 제 1 릴레이 렌즈와, 제 3 미러를 통해서 우측광을 전달받게 배치되는 우측 광학계와;A right optical system disposed on the other side of the left light to receive a right first relay lens from a right zoom lens and a right light through a third mirror; 상기 좌, 우측 광학계의 좌측광과, 우측광을 투과 또는 반사하여 상기 좌측광과, 우측광을 단일광으로 합성하는 광로결합장치와;An optical path combining apparatus for transmitting or reflecting the left light and the right light of the left and right optical systems to combine the left light and the right light into a single light; 상기 합성된 단일광을 고화질로 보상하는 제 2 릴레이 렌즈; 및A second relay lens for compensating the synthesized single light with high quality; And 상기 보상된 화질을 빨강, 녹색, 파랑의 3가지 원색으로 분리하는 색합성 프리즘으로 구성된 것을 특징으로 하는 무손실 광로 결합기를 이용한 입체영상 촬영용 스테레오 줌 렌즈계.3. The stereo zoom lens system for stereoscopic image capturing using a lossless optical path combiner, comprising a color synthesis prism that separates the compensated image quality into three primary colors of red, green, and blue. 청구항 1에 있어서, 상기 광로결합장치는The method of claim 1, wherein the optical path coupling device 좌측 광학계의 좌측광과, 우측 광학계의 우측광이 투과 및 반사되는 회전원판과;A rotating disc through which the left light of the left optical system and the right light of the right optical system are transmitted and reflected; 상기 회전원판을 회전시키기 위한 회전력을 모터로부터 전달하는 무접촉 운동 전달장치; 및A contactless motion transmission device for transmitting a rotational force for rotating the rotation disc from a motor; And 상기 회전되는 회전원판에 투과 및 반사되는 좌측광과, 우측광이 접하는 주 시점을 조절하는 주 시각 제어부로 이루어진 것을 특징으로 하는 무손실 광로 결합기를 이용한 입체영상 촬영용 스테레오 줌 렌즈계.3. A stereo zoom lens system for stereoscopic image capturing using a lossless optical path combiner, comprising a main time control unit configured to adjust a main view of the left light transmitted and reflected by the rotating rotating disc and a main view of the right light. 청구항 2에 있어서, 회전원판의 회전속도와 카메라의 녹화되는 씽크가 일치되도록 동기화시키는 센서가 더 구비된 것을 특징으로 하는 무손실 광로 결합기를 이용한 입체영상 촬영용 스테레오 줌 렌즈계.The stereo zoom lens system of claim 2, further comprising a sensor for synchronizing the rotational speed of the rotating disc with the recorded sink of the camera. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서, 상기 회전원판은 좌측광, 우측광이 투과 또는 반사되는 면이 짝수로 등분되는 것을 특징으로 하는 무손실 광로 결합기를 이용한 입체영상 촬영용 스테레오 줌 렌즈계.The stereo zoom lens system according to claim 2 or 3, wherein the rotating disc is equally divided into even and equal sides of the left and right light beams. 청구항 4에 있어서, 상기 좌측광학계와, 우측광학계의 줌 렌즈는 탈부착되는 것을 특징으로 하는 무손실 광로 결합기를 이용한 입체영상 촬영용 스테레오 줌 렌즈계.The stereo zoom lens system of claim 4, wherein the left optical system and the zoom lens of the right optical system are detachable. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 광로결합장치는 무접촉 운동 전달장 치가 구비되어 회전원판을 회전시켜 우측광과, 좌측광을 투과 또는 반사하는 것을 특징으로 하는 무손실 광로 결합기를 이용한 입체영상 촬영용 스테레오 줌 렌즈계.The stereoscopic image recording stereo of claim 1 or 2, wherein the optical path coupling device is provided with a contactless motion transmission device to rotate the rotating disc to transmit or reflect the right light and the left light. Zoom lens system. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 광로결합장치는 두 개의 주시각 조절부가 구비되고 상기 두 개의 주시각 조절부 각각에 좌측광학계의 제 2 미러와, 우측광학계의 제 3 미러가 부착되어 상기 주시각 조절부의 회전에 의하여 주시각이 조절되는 것을 특징으로 하는 무손실 광로 결합기를 이용한 입체영상 촬영용 스테레오 줌 렌즈계.The optical path combining apparatus according to claim 1 or 2, wherein the optical path combining apparatus is provided with two viewing angle adjusting units, and each of the two viewing angle adjusting units has a second mirror of a left optical system and a third mirror of a right optical system attached thereto. Stereo zoom lens system for stereoscopic imaging using a lossless optical path combiner, characterized in that the viewing angle is adjusted by the rotation of the control unit.
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