KR20100001924A - 양안식 입체영상 카메라 장치 및 그 카메라 장착 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 두 대의 카메라를 이용하여 고화질의 3차원 입체영상을 획득하기 위한 양안식 입체영상 카메라 장치에 관한 것이다. 특히 두 대의 카메라가 전체적으로 하나의 슬림한 형태로 구성되어 다양한 영상효과를 얻을 수 있는 장점을 제공한다. 또한 입체영상 촬영시 촬영자가 자유롭게 주시각과 초점거리를 동시에 제어 가능하여 고화질의 입체영상을 획득할 수 있으며, 또한 사물에 대한 근접 접사촬영이 가능한 3차원 입체영상 카메라 장치에 관한 것이다.

입체영상, 입체 카메라, 주시각, 초점거리

Description

양안식 입체영상 카메라 장치 및 그 카메라 장착 장치{Both eyes type stereoscopic image camera device and camera installing apparatus thereof}

본 발명은 입체영상 카메라 장치에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 두 대의 카메라를 이용하여 고화질의 3차원 입체영상을 촬영하기 위한 양안식 입체영상 카메라 장치에 관한 것이다.

일반적으로 사람의 두 눈은 평균적으로 약 6.5 ~ 7cm 정도의 간격을 두고 위치하고 있다. 흔히, 사람이 느끼는 입체영상은 위와 같은 두 눈의 간격에 의해 발생하는 수렴(Convergence)과 양안 시차(Binocular parallax)에 의해 주로 느끼게 된다. 이와 같이, 두 눈이 사물을 보는 위치가 서로 다르다는 점에 착안하여, 이에 상응하는 서로 다른 두 장의 이미지를 각각 좌안과 우안에서만 볼 수 있도록 영상을 촬영하거나 표시하는 것이 스테레오 방식(stereoscpoic type)이다. 이러한 스테레오 방식의 입체영상 카메라 장치는 현재까지 다양한 방식으로 제안되어 왔다.

일반적으로 스테레오 방식의 입체영상 카메라 장치는 크게 일안식과 양안식으로 구분된다. 먼저, 일안식 입체영상 카메라 방식은 하나의 카메라를 이용하여 좌안과 우안의 영상을 상호 교차하며 동시에 촬영하는 방식으로, 주로 사용자에게 조작의 편리성과 간편성을 제공한다. 이러한 일안식 입체영상 카메라 장치는 내부에 하나의 영상을 두개로 분리하기 위한 프리즘과 이를 다시 CCD 또는 CMOS 센서부로 반사시키기 위한 거울 등을 이용하여 구성한다.

그러나 이와 같은 일안식 입체영상 카메라 장치는 하나의 영상에 좌안과 우안을 동시에 기록하거나 서로 번갈아 교체로 촬영하기 때문에 고화질의 입체영상 구현에 한계가 있다. 또한 빠른 피사체의 움직임에 있어 카메라 내부의 센서부에서 좌측 영상과 우측 영상을 기록하는 시간적 차이가 발생함에 따라, 결과적으로 입체영상의 불일치가 발생하여 매우 낮은 입체감을 갖는다. 또한 다양한 영상 효과 촬영을 위하여 넓은 화각(field of view)의 촬영시, 프리즘이나 거울 등의 크기가 증가하여 전체적으로 장치의 부피가 증가하는 문제점이 있다.

반면에 두 대의 카메라를 이용하는 양안식 입체영상 카메라 장치는 고화질의 입체영상을 구현할 수 있는 장점을 제공한다. 그러나 종래기술에 따른 양안식 입체영상 카메라 장치는 단순히 두 카메라의 광축을 서로 평행하게 맞추고, 두 카메라 사이의 일정한 거리만을 유지하도록 수평 배열하여 입체영상을 촬영한다.

특히 종래기술에 따른 일반적인 양안식 입체영상 카메라 장치는 두 대의 서로 다른 카메라의 초점과 주시각 제어를 위하여, 입체영상 촬영시 카메라 전체가 각각 좌측과 우측으로 서로 이격되어 이동하도록 구성되어 있다. 또한 카메라의 넓은 화각을 확보하기 위하여 광각 렌즈로 교체하고자 하는 경우, 그 렌즈의 크기, 부피의 증가로 인하여 더욱더 큰 간격의 이격이 발생하게 된다.

즉, 종래기술에 따른 양안식 입체영상 카메라 장치는 다양한 입체영상의 획득을 위하여, 두 대의 카메라 및 렌즈 등의 교체시 그 크기, 부피의 변화에 따라 두 카메라간의 넓은 이격 간격이 형성된다. 이를 위하여 좌우로 10 ~ 20cm이상의 긴 이동 지지대와 많은 움직임이 발생하도록 구성하게 되며, 이로 인하여 두 카메라간의 간격 조정시 카메라의 이동으로 인하여, 두 카메라간의 수평 광축의 불일치가 발생하는 원인이 되며 공간적으로 넓은 좌우 공간을 형성하는 문제점을 갖고 있다.

따라서, 상기와 같은 구조를 갖는 양안식 입체영상 카메라 장치를 이용하여 입체영상을 촬영하는 경우, 카메라 전체의 이동에 따른 수평축의 광축 정렬의 차이로 인하여 두 대의 카메라에 의해 촬상된 입체영상에 광축의 불일치가 발생하여, 결과적으로 좌우 영상의 불일치에 따라 매우 부자연스러운 입체영상이 구현되는 문제점이 있다. 여기서, 또한 두 카메라간의 매우 넓은 이격 간격으로 인하여, 좌우 영상의 불일치에 따른 키스톤 왜곡(Keystone distortion), 볼록 왜곡(Depth-plane Curvature distortion) 등의 심각한 왜곡 현상이 발생하여 수직시차의 증가에 따른 입체영상의 깊이감 또는 돌출감 표현에 한계를 갖는 문제점이 있다. 아울러 이와 같은 왜곡 현상을 보정하기 위한 별도의 후반 보정 작업이 필요로 하기 때문에, 많은 시간과 비용이 발생하는 문제점도 있다.

이에 따라, 종래기술에 따른 양안식 입체영상 카메라 장치의 경우에는 두 대의 카메라간에 동일한 수평축과 초점거리를 유지시키기 위하여, 매우 정밀한 운영장비의 제작이 필요하였으며, 높은 비용의 발생과 장비 운영시 미세한 조작을 위하여 조작자의 높은 정밀성이 요구되었다.

상기와 같은 문제점을 좀 더 자세히 살펴보면, 양안식 카메라 장치를 이용한 입체영상의 촬영시 가장 중요한 요소는 두 카메라가 형성하는 수평광축(도 1a 참조)을 동일하게 유지하며, 좌우 영상의 왜곡이 없도록 수직시차(vertical aberration)(도 1b 참조)를 최소화하는 것이 바람직하다. 하지만, 종래 기술의 경우에는 두 카메라의 수평축을 유지하면서 좌우 이동을 하기 위해서는 정밀한 조작이 필요하였고, 입체영상 촬영시 자유로운 주시각 제어와 초점거리의 조정에 많은 어려움이 있었다. 즉, 입체영상 촬영시마다 서로 다른 초점거리와 카메라 주시각을 확보하기 위하여 정밀한 조정이 필요로 하기 때문에, 카메라의 초점 조절에 따른 줌 인(zoom in), 줌 아웃(zoom out)효과를 통한 자유로운 입체영상의 촬영에 어려움이 있었다.

또한 입체영상의 촬영시 두 대의 카메라 사이의 간격은 최대한 사람의 두 눈이 이루는 간격과 같은 범위 내에서 유지하는 것이 좋다. 하지만, 높은 해상도를 갖는 카메라의 경우 그 카메라의 렌즈 구경에 따라 매우 좁은 카메라 간격을 얻을 수 없는 문제점이 있다. 이처럼 두 대의 카메라 사이 간격이 너무 멀어질 경우에는 두 대의 카메라가 하나의 초점거리를 맞추어 서로 일정한 각도로 벌어지는 즉, 교차식 촬영시 두 대의 카메라가 서로 동일한 광축을 유지하며 좌우로 이동하도록 구 성하기 위한 지지대의 정밀한 제작이 어렵다. 또한 이러한 지지대 위에서 카메라의 과도한 움직임으로 광축의 수평과 정렬이 더욱 어려워지는 단점이 있어, 조작에 매우 높은 정밀성을 요구하는 등 그 조정에 많은 촬영시간을 필요로 한다.

따라서, 상기와 같은 경우 촬영 조건마다 정밀한 조정이 요구되어, 자연스러운 입체영상을 얻기 위해서는 많은 단계의 카메라 조정과 소요 시간이 필요 하는 문제점이 있다. 또한 카메라를 좌우로 이동시키기 위한 지지대의 길이가 증가하여 긴 축을 형성하게 되므로, 카메라 좌우 이동시 또는 다양한 영상효과를 구현하기 위한 카메라 조작, 조정에 큰 문제점을 안고 있다.

본 발명은 주시각과 초점거리를 동시에 자유로운 조정이 용이하도록 제작된 양안식의 입체영상 카메라 장치 및 그 카메라 장착 장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 두 대의 카메라가 상호 수평 광축이 고정되어 있으며, 뛰어난 입체감과 높은 돌출감을 가져 고화질, 고해상도의 입체영상을 구현할 수 있는 양안식의 입체영상 카메라 장치 및 그 카메라 장착 장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 두 대의 카메라가 하나의 장치 내에서 슬림한 형태로 형성되어, 카메라 장치를 간편하게 이동 및 설치할 수 있는 양안식의 입체영상 카메라 장치 및 그 카메라 장착 장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 평행식과 교차식의 구성이 용이하고 근접 접사 촬영이 가능하며, 뛰어남 깊이감과 돌출감을 가져 다양한 입체영상 효과의 연출이 가능한 양안 식의 입체영상 카메라 장치 및 그 카메라 장착 장치를 제공한다.

본 발명의 이외의 목적들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 양안식 입체영상 카메라 장치는 고화질의 3차원 입체영상을 제공하는 입체영상 카메라 장치에 관한 것으로, 특히 자유로운 주시각 제어와 초점거리 조절이 용이하며 근접 접사촬영이 가능한 것을 특징으로 한다. 이러한 특징들을 제공하기 위하여 본 발명은 다음과 같은 다양한 형태로 구성될 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 두 대의 카메라를 구비하는 양안식 입체영상 카메라 장치에 있어서, 상기 두 대의 카메라는 일 직선 상에 위치한 서로 다른 고정 회전축을 갖고, 상기 각각의 고정 회전축을 기준으로 동일 회전각도를 가지면서 상호간 반대 방향을 향해 회전가능하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 양안식 입체영상 카메라 장치가 제공될 수 있다.

여기서, 상기 두 대의 카메라의 렌즈 중심축 간이 서로 평행 배치된 상태에서, 상기 렌즈 중심 간의 이격 간격은 6.5cm 이상 12cm 이하를 가질 수 있다. 또한 여기서, 상기 두 대의 카메라는 상호간 렌즈의 수평광축이 일치되도록 설치될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따라 양안식 입체영상 카메라 장치는, 상기 두 대의 카메라가 장착될 기준 평면을 제공하는 장착 지지대; 상기 기준 평면에 존재하는 임의의 일 직선 상의 서로 다른 위치에 각각 설치되고, 상기 두 대의 카메라와 하나씩 고정 결합되어 상기 두 대의 카메라가 상기 서로 다른 위치를 각각의 고정 회전축으로 하여 회전될 수 있도록 하는 제1 및 제2 고정 샤프트; 및 상기 장착 지지대에 설치되며, 상기 두 대의 카메라가 상기 각각의 고정 회전축을 기준으로 동일 회전각도를 가지면서 상호간 반대 방향을 향해 회전될 수 있도록 제어하는 회전 제어 장치를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 회전 제어 장치는, 상기 두 대의 카메라가 회전할 회전각을 조정하기 위한 회전 조정자; 상기 회전 조정자에 의한 회전 운동을 동축 상의 직선 운동으로 변환하는 회전 스크류; 상기 회전 스크류와 각각 결합되며, 상기 회전 스크류의 직선 운동에 따라 상기 동축 상에서 동일 간격을 가지면서 상호간 반대 방향을 향해 수평 이동하는 제1 및 제2 이동체; 및 상기 제1 및 제2 가이드 홈에 하나씩 설치되고, 상기 제1 및 제2 이동체의 수평 이동에 각각 연동되어 상기 두 대의 카메라가 상호간 반대 방향으로 회전되도록 유도하는 제1 및 제2 연결 수단을 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 두 대의 카메라를 구비하는 양안식 입체영상 카메라 장치에 있어서, 상기 두 대의 카메라는 하나의 고정 회전축을 기준으로 상호간 대칭되어 회전가능하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 양안식 입체영상 카메 라 장치가 제공될 수 있다.

여기서, 상기 두 대의 카메라의 렌즈 중심축 간이 서로 평행 배치된 상태에서, 상기 렌즈 중심 간의 이격 간격은 6.5cm 이상 12cm 이하를 가질 수 있다. 또한 여기서, 상기 두 대의 카메라는 상호간 렌즈의 수평광축이 일치되도록 설치될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따라 양안식 입체영상 카메라 장치는, 하부 지지대; 상기 하부 지지대의 상부에 상호간 수평 위치하여 상기 두 대의 카메라를 하나씩 장착시키기 위한 기준 평면을 제공하는 제1 및 제2 상부 지지대; 및 상기 제1 및 제2 상부 지지대가 하나의 고정 회전축을 중심으로 상호간 대칭 회전될 수 있도록, 상기 제1 및 제2 상부 지지대의 일측 인접 모서리 간을 고정 결합시키는 고정 샤프트를 포함할 수 있다. 또한, 상기 하부 지지대에 설치되며, 상기 제1 및 제2 상부 지지대가 상호간 대칭 회전될 수 있도록 제어하는 회전 제어 장치를 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 회전 제어 장치는, 상기 제1 및 제2 상부 지지대가 대칭 회전할 회전각을 조정하기 위한 회전 조정자; 상기 회전 조정자에 의한 회전 운동을 동축 상의 직선 운동으로 변환하는 회전 스크류; 상기 회전 스크류와 각각 결합되며, 상기 회전 스크류의 직선 운동에 따라 상기 동축 상에서 동일 간격을 가지면서 상호간 반대 방향을 향해 수평 이동하는 제1 및 제2 이동체; 및 일측은 상기 제1 및 제2 상부 지지대와 하나씩 결합되고 타측은 상기 제1 및 제2 이동체와 하나씩 연결 됨으로써, 상기 제1 및 제2 이동체의 수평 이동과 연동하여 상기 제1 및 제2 상부 지지대가 대칭 회전되도록 유도하는 제1 및 제2 연결 수단을 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 두 대의 카메라를 구비한 양안식 입체영상 카메라 장치에 이용될 카메라 장착 장치가 제공될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따라 카메라 장착 장치는, 상기 두 대의 카메라가 장착될 기준 평면을 제공하는 장착 지지대; 상기 기준 평면에 존재하는 임의의 일 직선 상의 서로 다른 위치에 각각 설치되고, 상기 두 대의 카메라와 하나씩 고정 결합되어 상기 두 대의 카메라가 상기 서로 다른 위치를 각각의 고정 회전축으로 하여 회전할 수 있도록 하는 제1 및 제2 고정 샤프트; 상기 두 대의 카메라의 각각의 회전을 가이드하기 위해, 상기 두 대의 카메라의 상기 각각의 고정 회전축을 중심으로 동일 회전 반경을 갖는 곡선 레일 형태로 상기 장착 지지대에 형성되는 제1 및 제2 가이드 홈; 및 상기 장착 지지대에 설치되며, 상기 두 대의 카메라가 상기 각각의 고정 회전축을 기준으로 동일 회전각도를 가지면서 상호간 반대 방향을 향해 회전될 수 있도록 제어하는 회전 제어 장치를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따라 카메라 장착 장치는, 하부 지지대; 상기 하부 지지대의 상부에 상호간 수평 위치하여 상기 두 대의 카메라를 하나씩 장착시키기 위한 기준 평면을 제공하는 제1 및 제2 상부 지지대; 상기 제1 및 제2 상부 지지대가 하나의 고정 회전축을 중심으로 상호간 대칭 회전가능하도록, 상기 제 1 및 제2 상부 지지대의 일측 인접 모서리 간을 고정 결합시키는 고정 샤프트; 상기 제1 및 제2 상부 지지대의 각각의 회전을 가이드하기 위해, 상기 고정 회전축을 중심으로 동일 회전 반경을 갖는 곡선 레일 형태로 상기 하부 지지대에 형성되는 가이드 홈; 및 상기 하부 지지대에 설치되며, 상기 제1 및 제2 상부 지지대가 상호간 대칭 회전될 수 있도록 제어하는 회전 제어 장치를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 양안식 입체영상 카메라 장치는 고화질의 입체영상의 구현을 위하여, 사람의 양안과 같이 움직이도록 구성되어 효과적인 입체영상을 얻을 수 있다. 또한 간편한 조작으로 주시각과 초점거리의 조정이 용이하며, 하나의 조정 장치로 카메라의 정밀한 조정이 가능하여 조작의 편의성을 동시에 제공한다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 양안식 입체영상 카메라 장치는 두 대의 카메라에 많은 움직임이 없이도 약간의 이동으로 평행식과 교차식에 따른 모든 형태의 입체영상 촬영이 가능하다. 또한 카메라의 작은 움직임으로 두 카메라 간의 광축이 일정하게 유지되는 장점을 제공한다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 양안식 입체영상 카메라 장치는 광축의 일정성으로 촬영조건에 따른 설정 변화시 빠른 조정과 수정이 가능하고, 뛰어난 깊이감과 돌출감을 갖는 우수한 입체영상을 구현할 수 있으며, 별도의 후반 수정 작업을 요하지 않아 입체영상 구현을 위한 시간과 비용을 절감해 주는 장점을 제공한다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 양안식 입체영상 카메라 장치는 다양한 입체영상 효과를 연출할 수 있으며, 카메라의 이동이 간편하고 작은 부피를 제공하며, 렌즈 교환이 용이하도록 구성할 수 있는 장점을 제공한다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "결합되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 결합되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 결합되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 양안식 입체영상 카메라 장치를 실시예 별로 상세히 설명하기로 한다.

사람은 사물에 대하여 좌안과 우안으로 보는 정보의 차이에 의해 입체감을 느낀다. 이러한 차이를 시차(Parallax)라 하며, 시차에 의해 좌안과 우안에 서로 다른 영상이 망막에 형성되고 이 차이를 뇌가 해석하여 입체감을 느끼게 된다.

따라서 사람의 눈과 유사한 형태의 구조를 갖도록 구성된 두 대의 카메라로 촬영한 이미지는 각각 좌안과 우안에 독립적으로 보여 입체영상을 느낄 수 있다. 따라서 최대한 사람의 눈의 구조에 가까운 입체영상 카메라를 구성한다면, 손쉽게 입체영상의 촬영이 가능하다.

도 1은 사람의 입체영상 인식 방법에 대한 개념도이다. 도 1과 같이 서로 다른 거리에 있는 A, B에 대하여 사람의 좌안(11)과 우안(12)이 보는 영상의 이미지는 서로 다르게 나타나게 되며, 이때 사람의 두뇌에서는 영상의 분석을 통하여 A와 B의 거리감을 인지하게 된다. 또한, A 지점과 B 지점에서의 초점거리에 대한 주시각인 α와 β의 각도를 형성한다. 이러한 주시각 α는 다음과 같은 수식에 의해 얻 을 수 있다.

여기서, α는 주시각, e는 두 눈사이의 거리, L은 눈과 A까지의 거리(즉, 초점거리)이다. 이처럼 수학식 1에 의해 A와 B의 위치 변화에 따라 α의 변화를 알 수 있다. 따라서 도 1에서 사람의 두 눈의 위치는 평행한 위치로 배열되어 있으며, A 지점에서 B 지점으로의 위치변화에 따라 각각 α와 β의 크기로 주시각 크기의 변화가 발생한다.

이처럼 사람의 두 눈은 사물에 대한 초점거리 변화에 따라, 이에 상응하는 두 눈의 주시각 변화를 형성한다. 따라서 자연스러운 입체영상의 구현과 촬영을 위해서는 도 1에 도시된 바와 같이 사람의 눈 구조와 동일한 형태를 유지하는 동시에 주시각과 초점거리의 자유로운 조정이 필요하다.

도 2는 안구의 광학 구조에 대한 개략도이다. 도 2와 같이 사람의 두 눈의 구조를 수정체와 망막의 형태로 단순화하여 볼 때, 도 2와 같이 사물의 위치 변화에 따라 수정체가 변하여 망막에 이미지를 맺히게 한다. 이때 사물의 위치 변화에 따라 사람의 두 눈은 고정축(O)를 중심으로 좌우로 회전하며 영상을 보게 된다. 이 때, 두 눈은 하나의 사물에 대하여 일정한 주시각을 유지하며 초점거리를 조정함으로써 입체감을 인식하게 된다.

일반적인 카메라 구조를 렌즈부, 센서부, 제어부로 구분할 때, 눈의 구조에서 수정체와 망막의 수광면은 각각 카메라에서 렌즈부와 센서부와 대응된다고 할 수 있다.

따라서, 본 발명에서 양안식 입체영상 카메라 장치는 전술한 도 1 및 도 2에서와 같은 사람의 눈의 구조와 최대한 유사 구조를 가질 수 있도록 다음의 원리에 따라 구성하게 된다.

본 발명에서는 두 대의 카메라를 통해 사람의 눈과 같은 형태로 사물을 바라볼 수 있도록 구현하기 위하여, 카메라의 센서부를 기준으로 하여 두 대의 카메라의 광축을 수평으로 형성하고, 그 광축의 위치를 고정하도록 한다. 또한, 사물의 거리변화에 따른 초점거리와 주시각의 제어를 자유롭게 할 수 있도록, 카메라의 앞부분이 고정된 형태를 유지하고, 카메라의 뒷부분만이 좌우로 이동하도록 구성한다.

즉, 카메라의 앞부분은 일정한 고정축을 형성하기 위하여 항상 고정되어 있으며, 카메라의 뒷부분만이 동일한 회전각도를 가지면서 서로 반대방향으로 평행하게 이격되거나 또는 모아지도록 구성함으로써, 자유로운 초점거리의 조정 및 주시각 제어를 가능하게 한다. 이에 따라 두 대의 카메라는 수평 정렬을 유지한 상태에서 일정한 고정축을 중심으로 동시에 좌우로 동일 간격만큼 회전할 수 있게 됨으로 써, 사물의 위치변화에 상응하여 초점거리 및 주시각을 자유롭게 변화시켜가면서 사물을 촬상할 수 있게 된다.

전술한 배열구조를 통하여, 본 발명에 따른 양안식 입체영상 카메라 장치는 두 대의 카메라 간에 항상 동일한 수평광축을 유지하게 되며, 자유로운 주시각 및 초점거리 제어에 따라 탁월한 입체감(입체영상의 깊이감 및 돌출감)을 표현할 수 있다.

일반적으로 두개의 카메라 간에 이격되는 각도는 카메라 및 그 렌즈의 크기, 폭 등에 따라 상이해질 수 있으나, 본 발명에 따른 양안식 입체영상 카메라 장치는 대략적으로 하나의 카메라가 좌우로 최대 10° 내의 좁은 이격 범위 내에서 움직이더라도 모든 입체영상 촬영이 가능한 장점을 제공한다. 또한, 입체영상 촬영시 최대 25 ~ 30cm까지의 근접 접사 촬영이 가능한 장점을 제공한다.

전술한 바와 같이 사람의 두 눈과 최대한 유사한 구조를 갖는 양안식 입체영상 카메라 장치를 구현하기 위해, 본 발명은 크게 두 가지 실시 형태를 가질 수 있다.

먼저, 제1 실시 형태에 따른 본 발명의 양안식 입체영상 카메라 장치의 경우, 두 대의 카메라가 일 직선 상에 위치한 서로 다른 고정 회전축을 갖도록 한 후, 그 두 대의 카메라가 상기 각각의 고정 회전축을 기준으로 동일 회전각도를 가지면서 상호간 반대 방향을 향해 회전 가능하도록 설치하는 방식을 채용한다(도 3 및 도 4 참조).

그리고 제2 실시 형태에 따른 본 발명의 양안식 입체영상 카메라 장치의 경우에는, 두 대의 카메라가 하나의 고정 회전축을 기준으로 상호간 대칭되어 회전 가능하도록(즉, 동일 회전각도를 가지면서 반대 방향을 향해 회전하도록) 설치하는 방식을 채용한다(도 5 내지 도 8 참조).

이때, 위의 두 가지 실시 형태 모두는 두 대의 카메라의 렌즈 중심 간의 간격이 그 렌즈 중심축 간이 서로 평행 배치된 상태를 기준으로 할 때 6.5 ~ 12cm 정도 이격되도록 설계되는 것이 바람직할 수 있다. 여기서, 하한치인 6.5cm는 사람의 두 눈 간의 이격 간격을 고려하여 그와 유사하게 설정된 것이고, 상한치인 12cm는 입체영상의 해상도를 적정 수준으로 유지시키기 위해 필요한 이격 간격을 고려하여 설정된 것이다. 물론, 설계 사양에 따라 위와 다른 이격 범위를 갖도록 설계할 수도 있을 것임은 자명하다.

또한 이때, 두 대의 카메라는 상호간 렌즈의 수평광축이 일치되도록 설치되는 것이 바람직하다. 일반적으로 입체영상 촬영시 가장 중요한 요소는 두 대의 카메라 간의 수평광축을 일치시키는 것이며, 그 수평광축이 일치된 상태를 유지하여야만 주시각 및 초점거리 변화시에도 편안하고 우수한 입체영상 효과를 얻을 수 있기 때문이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 양안식 입체영상 카메라 장치는 좌우 카메라가 하나 또는 두개의 고정 회전축을 가지며, 그 좌우 카메라의 뒷부분만이 일정 범위 내에서 수평축 방향으로 좌우로 대칭되게 회전 이동하는 것을 특징으로 한다. 이하, 도 3 내지 도 8을 참조하여 이를 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 양안식 입체영상 카메라 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 4는 도 3에 도시된 양안식 입체영상 카메라 장치에서 두 개의 고정 회전축에 의한 카메라 움직임을 설명하기 위한 예시도이다.

양안식 입체영상 카메라 장치는 기본적으로 두 대의 카메라(즉, 좌안 카메라(110) 및 우안 카메라(120), 이하 이를'양안 카메라'라 약칭함)를 포함한다. 각각의 카메라는 카메라 렌즈가 장착될 렌즈부(111, 121)와, CCD, CMOS 이미지 센서와 같은 센서부를 포함하는 바디부(112, 122)를 포함하며, 바디부(112, 122)의 어느 일면에는 사용자에 의한 촬영 영상의 확인을 위한 뷰파인더(view finder)(113, 123)가 장착될 수 있다. 이는 도 6, 도 8에서도 동일하다. 즉, 참조번호 210, 310은 좌안 카메라를, 참조번호 220, 320은 우안 카메라를, 참조번호 211, 221, 311, 321은 렌즈부를, 참조번호 212, 222, 312, 322는 바디부를, 참조번호 213, 223은 뷰파인더를 각각 지시한다.

본 발명에서 양안 카메라는 일정 간격을 두고 고정된 위치에서 회전 가능하도록 구성된다. 이의 구현을 위해, 본 발명의 일 실시예에서는 양안 카메라가 각각 다른 고정 회전축(도 4의 151, 152 참조)을 기준으로 하여 회전하도록 구성하고 있다.

예를 들어, 도 3 및 도 4를 참조하면, 좌안 카메라(110)는 제1 고정 받침대(136a)와 고정 결합함으로써 그 중심축을 고정축(fixed shaft)으로 하여 회전하 며, 우안 카메라(120)는 제2 고정 받침대(136b)와 고정 결합함으로써 그 중심축을 고정축으로 하여 회전한다. 이때, 두 개의 고정축은 카메라 지지대(130)의 상면에 존재하는 임의의 일 직선 상에 위치하게 된다. 이는 양안 카메라의 수평 정렬을 위한 것으로서, 이와 같이 제1 및 제2 고정 받침대(136a, 136b)를 카메라 지지대(130) 상면의 동일 직선 상에 위치하도록 설치하게 되면 양안 카메라의 광축을 일정히 유지시킬 수 있다.

특히, 도 3의 경우, 카메라 지지대(130)에는 제1 및 제2 고정 받침대(136a, 136b)가 설치될 부분에 상응하여 직선(수평) 방향으로 이동 레일(132)이 설치되고 있다. 이는 카메라 장착시 또는 렌즈 교체시를 고려한 것으로서, 장착/교체될 카메라 혹은 렌즈의 크기, 폭, 부피 등의 변화에 따라 양안 카메라 간의 수평 이격 간격을 자유로이 조정 가능하게 하기 위함이다. 물론, 도 3에서와는 달리 어느 한쪽의 고정 받침대에 상응하는 부분에만 이동 레일을 둘 수도 있음은 자명하다.

도 3에서는 따로 도시하지는 않았지만, 양안 카메라의 전체적인 수평 정렬 및 높낮이 정렬을 자유롭게 조정 가능하도록 하기 위하여, 양안 카메라의 하단에 X축, Y축 및 Z축의 각각의 방향(물론 그 중 일부 방향도 가능)에 따라 카메라 위치의 수평/수직 정렬을 가능하게 하는 위치 정렬 장치를 설치할 수도 있는 것임은 본 기술분야의 당업자들에게는 자명한 사항이라 할 것이다.

또한, 본 발명은 주시각 및 초점거리의 자유로운 제어를 위하여, 양안 카메라를 동시에 동일 회전각도로 좌우로 벌어지게 하거나 혹은 중앙으로 모이도록 구 성한다.

이때, 양안 카메라의 좌우 회전은 사람의 인력에 의해 직접 이루어질 수도 있을 것이나, 보다 정확한 또한 보다 간편한 좌우 회전 조작을 위하여 특정 기구물 또는 조작 장치를 구비시키는 것이 바람직하다.

이를 위한 일 방법으로서, 카메라 지지대(130)에는 양안 카메라의 각각의 회전을 가이드하기 위한 가이드 홈이 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 3에서 제1 가이드 홈(138a)은 좌안 카메라(110)의 회전을 가이드하기 위한 것으로서, 좌안 카메라(110)의 고정 회전축(즉, 제1 고정 받침대(136a)의 중심축)을 중심으로 일정 회전 반경을 갖는 곡선 레일 형태로 제작될 수 있다. 우안 카메라(120)의 회전을 가이드하기 위해 형성되는 제2 가이드 홈(138b) 역시 위와 유사하게(즉, 우안 카메라(120)의 고정 회전축을 중심으로 일정 회전 반경을 갖는 곡선 레일 형태로) 제작될 수 있다. 다만, 양안 카메라가 동일 회전각도로 회전되도록 구현하기 위해, 제1 및 제2 가이드 홈(138a, 138b)은 각각의 중심을 기준으로 동일 회전반경을 갖도록 제작될 필요가 있다. 여기서, 가이드 홈의 원주 길이는 양안 카메라 각각의 최대 회전 범위를 맞추어 적절히 설계될 수 있음은 자명하다.

아울러, 양안 카메라의 좌우 회전 조작의 정밀성, 용이성 도모를 위한 다른 방법으로서 별도의 회전 제어 장치를 구비하는 방법을 상정해 볼 수 있다.

예를 들어, 도 3을 참조할 때, 회전 제어 장치(140)는 회전 조정자(148), 회전 나사부(146), 제1 및 제2 이동체(142a, 142b), 제1 및 제2 연결 로드(141a, 142b) 및 나사 지지대(144)를 포함하여 구성될 수 있다.

회전 조정자(148)는 양안 카메라가 회전할 때의 회전 각도를 조정하기 위한 구성으로서, 예를 들어 도 3에 도시된 바와 같이 회전판과 손잡이로 구성될 수 있다.

회전 나사부(146)는 회전 조정자(148)와 연결됨으로써, 회전 조정자(148)의 회전에 따른 회전 운동을 동축 상의 직선 운동으로 변환한다. 이를 위해, 회전 나사부(146)는 볼 스크류 바(ball screw bar) 등의 회전 나사를 포함하여 구성될 수 있다. 볼 스크류 바와 같은 회전 나사는 연결 구조에 따라 회전 운동을 동축 상의 직선 운동으로 변환하거나 그와 반대로 변환시키는 것이 가능하다. 따라서 회전 나사를 이용하면 회전 조정자(148)에 의해 전달된 회전 방향의 힘을 동축 상의 직선 방향의 힘으로 전환시키는 것이 가능해진다. 이때, 회전 나사부(146)는 그 운동 방향 및 축이 변화되는 것을 방지하기 위해 그 양단이 나사 지지대(144)를 통해 지지된다.

제1 및 제2 이동체(142a, 142b)는 회전 나사부(146)의 각각의 일 위치에 고정 결합된다. 이에 따라 제1 및 제2 이동체(142a, 142b)는 회전 나사부(146)의 동축 상의 직선 운동에 기초하여 좌우로(즉, 상호간 동일 간격을 가지면서 반대 방향으로) 움직이게 된다. 즉, 볼 스크류 바 등과 같은 회전 나사를 이용하는 회전 나사부(146)는 회전 조정자(148)의 회전 운동의 방향 따라 그 직경이 늘어나거나 또는 줄어듬으로써, 고정 결합된 제1 및 제2 이동체(142a, 142b)가 동일 간격으로 벌어지거나 모아지도록한다.

이때, 도 3에서는 따로 도시하지는 않았지만, 제1 및 제2 이동체(142a, 142b)의 수평 유지 및 이동이 보다 용이하고 안정적으로 이루어질 수 있도록 그 하단부의 수평 이동의 경로를 따라서 이동 레일(후술할 도 5의 241 참조)과 같은 장치가 더 설치될 수 있음은 물론이다.

제1 및 제2 연결 로드(141a, 141b)는 제1 및 제2 이동체(142a, 142b)와 하나씩 연결되며, 또한 양안 카메라와도 하나씩 고정 결합된다. 이에 따라 제1 및 제2 연결 로드(141a, 141b)는 각각 연결된 제1 및 제2 이동체(142a, 142b)의 각각의 움직임과 연동하여, 양안 카메라가 상호간 반대 방향으로 움직일 수 있도록 한다. 이때, 제1 및 제2 연결 로드(141a, 141b)는 각각 제1 및 제2 가이드 홈(138a, 138b)에 하나씩 위치함으로써, 양안 카메라가 동일 회전반경 및 동일 회전각도를 가지면서 상호간 반대 방향을 향해 회전할 수 있도록 유도한다.

전술한 바와 같은 회전 제어 장치(140)를 이용하면, 양안 카메라가 각각이 갖는 고정 회전축을 기준으로 동일 회전 각도를 가지면서 반대 방향을 향해 회전할 수 있도록 손쉽게 제어할 수 있게 된다.

다만, 도 3은 사람이 회전 조정자(148)의 손잡이를 잡고 돌리는 방법(즉, 수동)으로 양안 카메라의 회전 각도를 조정하는 경우를 가정하였을 때의 회전 제어 장치(140)의 장치 구성의 일 예를 개략적으로 보여준 것에 불과하며, 이와 다른 장치 구성 및 구현 방식이 다양히 존재할 수 있음은 물론이다.

즉, 양안 카메라의 회전 동작을 제어하기 위한 회전 제어 장치는 도 3에 도 시된 바와 다른 장치 구성을 갖는 수동 방식으로 구현될 수도 있으며, 수동 방식에서 벗어나 자동 방식으로 구현될 수도 있는 것이다. 예를 들어, 회전 제어 장치를 적어도 하나의 구동 모터와 기어 박스 등으로 구성되는 구동 모터부와, 그 구동 모터부의 동작을 제어하는 구동 제어부(예를 들어, 도 8의 전자제어장치(370) 참조)를 포함하는 자동 방식으로 구현하는 경우에는 보다 정밀한 회전 동작의 제어가 가능해질 수도 있을 것이다.

이제까지는 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시 형태로서 양안 카메라의 회전이 서로 다른 두 개의 고정 회전축에 따라 이루어지는 양안식 입체영상 카메라 장치를 설명하였다. 이하, 도 5 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 다른 실시 형태로서 하나의 고정 회전축을 기준으로 양안 카메라의 회전이 이루어지는 양안식 입체영상 카메라 장치를 설명한다. 다만, 이하에서는 앞서 설명한 내용에서와 중복될 수 있는 설명에 관해서는 구체적 설명을 생략하기로 한다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 양안식 입체영상 카메라 장치를 상부에서 바라본 도면이고, 도 6은 도 5에 도시된 양안식 입체영상 카메라 장치에서 하나의 고정 회전축에 의한 카메라 움직임을 설명하기 위한 예시도이며, 도 7은 도 5에 도시된 양안식 입체영상 카메라 장치에 관한 부분 사시도이다.

본 발명의 다른 실시 형태에 따른 양안식 입체영상 카메라 장치는 양안 카메라가 보다 정밀한 수평축 정렬을 유지하며, 또한 자유로운 초점거림 및 주시각 제 어가 가능해지도록 하기 위하여, 사물의 위치 및 초점거리 변화에 따라 양안 카메라가 하나의 고정 회전축을 중심으로 각각 좌측과 우측방향으로 동일한 회전각도를 갖고 대칭 회전할 수 있도록 구성한다.

즉, 상기와 같은 구성에 의하면, 사물의 초점거리 변화에 따른 양안 카메라의 주시각 제어가 용이하며, 하나의 고정축을 중심으로 회전하여 양안 카메라의 수평축 정렬이 일치하게 되므로, 입체영상 촬영시 보다 뛰어난 깊이감과 돌출감을 얻을 수 있다.

또한, 양안 카메라가 사물의 위치 및 초점거리의 변화에 따라 하나의 고정 회전축을 갖고 카메라 후미가 좌우로 동일 간격 회전하도록 구성하게 되면, 정밀한 주시각 제어가 가능함은 아울러 입체영상에서 근접 접사 촬영이 가능한 장점을 제공한다. 또한, 평행식과 교차식 구성이 가능하여 다양한 영상효과를 얻을 수 있으며, 5 ~ 10cm이내의 매우 작은 회전 간격만으로도 뛰어난 입체영상 효과를 얻을 수 있는 장점을 제공할 수 있게 된다.

본 발명에서 양안 카메라는 일정 간격을 두고 고정된 위치에서 회전 가능하도록 구성된다. 이의 구현을 위해, 본 발명의 다른 실시예에서는 양안 카메라가 하나의 고정 회전축(도 5 내지 도 7의 250 참조)을 기준으로 하여 회전하도록 구성하고 있다.

이를 위해, 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 양안식 입체영상 카메라 장치는 예를 들어 도 5 내지 도 7과 같이 구성될 수 있다.

도 5 내지 도 7을 참조할 때, 하부 지지대(230)를 기준으로 그 상부에 제1 및 제2 상부 지지대(232a, 232b)가 위치한다. 이때, 제1 및 제2 상부 지지대(232a, 232b) 상에는 양안 카메라(210, 220)가 하나씩 장착되게 될 것이므로, 제1 및 제2 상부 지지대(232a, 232b)는 상호간 수평 배치될 필요가 있다.

이에 따라 제1 및 제2 상부 지지대(232a, 232b)의 각각의 상면에는 양안 카메라가 하나씩 장착될 때의 그 장착 위치를 가이드하기 위한 제1 및 제2 설치대(234a, 234b)가 설치된다. 각 설치대의 상면 일 위치에는 실제 카메라와 고정 결합될 부분인 결합부(도 7의 제1 결합부(235a) 및 제2 결합부(235b) 참조)가 구비될 것이다. 이때, 제1 및 제2 설치대(234a, 234b)(실제로는 제1 및 제2 결합부(235a, 235b)가 될 것임)는 설치 고정될 양안 카메라가 상호간 수평 정렬될 수 있도록, 그 상호간도 미리 정렬되어 설치되는 것이 바람직하다.

물론, 도 5 내지 도 7에서는 따로 도시하지는 않았지만, 양안 카메라의 전체적인 수평 정렬 및 높낮이 정렬을 자유롭게 조정 가능하도록 하기 위하여, 또는 장착/교체될 카메라 혹은 렌즈의 크기, 폭, 부피 등의 변화를 고려하여 양안 카메라 간의 수평 이격 간격을 조정 가능토록 하기 위하여, 양안 카메라가 설치될 위치의 하부(즉, 각 상부 지지대의 상면, 각 설치대의 상면 혹은 각 설치대의 내부 등)에는 X축, Y축 및 Z축의 각각의 방향(물론 그 중 일부 방향도 가능)에 따라 카메라 위치의 수평/수직 정렬을 가능하게 하는 위치 정렬 장치 등이 더 설치될 수 있음은 앞서 설명한 바와 같다.

여기서, 제1 및 제2 상부 지지대(232a, 232b)는 상호간 평행하게 인접 배치 된 상태에서 어느 일측 인접 모서리 간이 하나의 고정 장치(예를 들어, 도 5 및 도 7에서 고정 회전축(250)을 형성하는 부분인'ㄷ'자 모양의 고정 걸이와 이를 관통하는 고정핀 참조)를 통해 고정 결합된다. 이에 따라, 제1 및 제2 상부 지지대(232a, 232b)는 하나의 고정 회전축(250)을 중심으로 상호간 대칭되는 형태로 회전할 수 있게 된다. 즉, 제1 및 제2 상부 지지대(232a, 232b)는 인접 모서리 간을 고정 결합하는 하나의 고정 장치에 의해 하나의 고정 회전축(250)을 중심으로 동일 각도만큼 펼쳐지거나 또는 중앙으로 모아질 수 있게 되며, 이에 따라 각각의 상부 지지대에 장착된 양안 카메라 또한 대칭 회전 가능하게 된다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 양안식 입체영상 카메라 장치는 상기와 같은 회전 조작시 그 편의성 및 정확성을 도모하기 위하여, 도 3 및 도 4의 설명을 통해 앞서 설명한 바와 동일/유사한 소정의 기구물 또는 조작 장치를 구비할 수 있다.

즉, 본 발명의 다른 실시예에서도 예를 들어 하부 지지대(230)에 양안 카메라의 회전을 가이드하기 위한 가이드 홈이 형성될 수 있다. 특히, 본 발명의 다른 실시예의 경우에는 양안 카메라가 하나의 고정 회전축(250)을 기준으로 회전하는 것이므로, 그 고정 회전축(250)을 중심으로 일정 거리의 회전 반경을 갖는 곡선 레일 형태의 가이드 홈을 양안 카메라 별로 구분하지 않고 일체로 형성할 수도 있게 된다(도 5 및 도 7의 238 참조).

가이드 홈(238)에는 제1 및 제2 상부 지지대(232a, 232b)와 하나씩 연결됨으 로써, 제1 및 제2 상부 지지대(232a, 232b)의 회전이 보다 안정적으로 또한 정밀하게 이루어지도록 유도하는 가이드 바(도 5의 239a, 239b 참조)가 설치될 수 있으며, 그 각각의 가이드 바(239a, 239b)의 하단부에도 그 이동 경로를 따라 이동 레일이 더 설치될 수 있음도 앞서 도 3 및 도 4를 통해 설명한 바와 같다.

마찬가지로, 본 발명의 다른 실시예에서도 양안 카메라의 좌우 회전 조작의 정밀성 및 용이성을 도모하기 위해 도 5에 도시된 바와 같은 회전 제어 장치(240)를 별도 구비할 수 있다. 도 5에서도 회전 제어 장치(240)는 도 3에서와 동일하게 회전 조정자(248), 회전 나사부(246), 나사 지지대(244), 제1 및 제2 이동체(242a, 242b)를 포함하는 수동 방식으로 구성되고 있다. 이러한 구성 각각에 대해서는 앞서 이미 설명하였는 바, 그 상세한 설명은 생략한다. 특히, 도 5의 경우에는 제1 및 제2 이동체(242a, 242b)의 하단부에 그 수평 이동 경로를 따라 이동 레일(241)이 더 설치된 형태로 도시되고 있으며, 이는 이동시 안정성 및 용이성을 도모하기 위함임은 앞선 설명에서와 같다 할 것이다.

여기서도 마찬가지로 회전 제어 장치를 자동 방식으로 구현시킬 수도 있는 것이며, 다만 이에 관해서는 도 8을 참조하여 설명하기로 한다.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 양안식 입체영상 카메라 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 사시도이다.

도 8에 도시된 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 양안식 입체영상 카메라 장치는 그 구현 원리 및 구조가 앞서 설명한 도 5 내지 도 7에서와 근본적으로 다르 지 않다. 도 8의 경우에도 도 5 내지 도 7과 비교할 때, 하부 지지대(330), 제1 및 제2 상부 지지대(332a, 332b), 제1 및 제2 설치대(334a, 334b), 가이드 홈(338), 가이드 바(339b), 제1 및 제2 이동체(342a, 342b), 회전 나사부(346), 나사 지지대(344)를 동일하게 포함하고 있다. 다만, 장치 구성의 차이로서, 다른 가이드 홈(360)이 더 형성되고 있는 점, 제1 및 제2 이동체(342a, 342b)와 제1 및 제2 연결 로드(337a, 337b)가 소정의 링크선(341a, 342b)을 통해 연결되고 있는 점 등의 소소한 차이가 존재할 뿐, 그 근간 원리로서는 도 8의 경우에도 양안 카메라(310, 320)가 하나의 고정 회전축(350)을 기준으로 대칭 회전하게 된다는 점은 완전히 동일하다.

다만, 도 8의 경우에는 보다 정밀한 회전 제어를 위하여, 양안 카메라의 회전 이동을 소정의 전자제어장치(370)를 통하여 전 자동으로 구성하고 있다는 점에 특징이 있다. 이와 같은 경우, 회전 제어 장치(340)는 신호 케이블(362) 등을 통해 전자제어장치(370)로부터 전달되는 전기 신호에 따라 동작 가능한 구동 모터부(미도시)를 포함하여 구성될 필요가 있다.

따라서, 도 8과 같은 전 자동 방식을 이용하면, 사용자가 전자제어장치(370)에 구비된 버튼(374) 등을 통해서 양안 카메라가 회전될 때의 그 회전 각도를 정밀히 제어하는 것이 가능해지게 되므로, 그 회전 제어의 정밀성을 크게 높일 수 있음과 동시에 사용자에게도 회전 조작의 편리성을 부여할 수 있는 장점을 제공할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 도 3 내지 도 8의 양안식 입체영상 카메라 장치에서, 다양한 촬영조건의 변화에 따른 초점거리의 변화시, 두 카메라간의 동일한 렌즈 초점거리 제어를 조정하기 위하여, 두 카메라간의 렌즈 초점거리를 동시에 전자 제어하기 위한 별도의 렌즈 조정 제어 장치가 포함 할 수 있음은 자명하다 할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 양안식 입체영상 카메라 장치는 두 대의 카메라가 하나 또는 두개의 고정 회전축을 가지며, 그 두 대의 카메라가 일정 회전 범위 내에서 수평축 방향으로 좌우 회전 이동하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 양안식 입체영상 카메라 장치는 사용의 편리성을 위하여 한 번의 조작으로 주시각과 초점거리의 조정이 용이하게 이루어질 수 있도록, 회전 제어 장치를 이용하여 양안 카메라가 동시에 좌우로 벌어지거나, 모아지는 형태로 구성될 수 있다. 이러한 양안식 입체영상 카메라 장치는 전체적으로 하나의 슬림한 형태로 구성되어 다양한 영상효과를 얻을 수 있는 장점을 제공한다.

따라서 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 양안식 입체영상 카메라 장치는 HD 해상도(1920 수평픽셀 × 1080 수직픽셀)에서부터 4K 해상도(4092 수평픽셀 × 2160 수직픽셀)까지 초고화질의 3차원 입체영상 촬영이 가능하도록 구성할 수 있으며, 근접 접사촬영 및 주시각 제어와 초점거리 조정이 용이하여, 기존 2D 촬영방식과 동일한 형태의 역동적인 고화질의 입체영상 화면을 획득할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 쉽게 이해할 수 있을 것이다.

도 1a는 양안식 입체영상 카메라 장치를 구성하는 두 대의 카메라의 수평광축을 나타낸 도면.

도 1b는 양안식 입체영상 카메라 장치를 이용한 입체영상의 촬상시 발생할 수 있는 수직시차를 설명하기 위한 도면.

도 2a는 사람의 입체영상 인식 방법에 대한 개념도.

도 2b는 안구의 광학 구조에 대한 개략도.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 양안식 입체영상 카메라 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 사시도.

도 4는 도 3에 도시된 양안식 입체영상 카메라 장치에서 두 개의 고정축에 의한 카메라 움직임을 설명하기 위한 예시도.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 양안식 입체영상 카메라 장치를 상부에서 바라본 도면.

도 6은 도 5에 도시된 양안식 입체영상 카메라 장치에서 하나의 고정축에 의한 카메라 움직임을 설명하기 위한 예시도.

도 7은 도 5에 도시된 양안식 입체영상 카메라 장치에 관한 부분 사시도.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 양안식 입체영상 카메라 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 사시도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

110, 210, 310 : 좌안 카메라

120, 220, 320 : 우안 카메라

130, 232a, 232b, 332a, 332b : 카메라 지지대

140, 240, 340 : 카메라 회전 제어 장치

151, 152, 250, 350 : 고정 회전축

Claims (25)

1. 두 대의 카메라를 구비하는 양안식 입체영상 카메라 장치에 있어서,

   상기 두 대의 카메라는 일 직선 상에 위치한 서로 다른 고정 회전축을 갖고, 상기 각각의 고정 회전축을 기준으로 동일 회전각도를 가지면서 상호간 반대 방향을 향해 회전가능하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 양안식 입체영상 카메라 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 두 대의 카메라의 렌즈 중심축 간이 서로 평행 배치된 상태에서, 상기 렌즈 중심 간의 이격 간격이 6.5cm 이상 12cm 이하를 갖는 것을 특징으로 하는 양안식 입체영상 카메라 장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 두 대의 카메라는 상호간 렌즈의 수평광축이 일치되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 양안식 입체영상 카메라 장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 두 대의 카메라가 장착될 기준 평면을 제공하는 장착 지지대;

   상기 기준 평면에 존재하는 임의의 일 직선 상의 서로 다른 위치에 각각 설치되고, 상기 두 대의 카메라와 하나씩 고정 결합되어 상기 두 대의 카메라가 상기 서로 다른 위치를 각각의 고정 회전축으로 하여 회전될 수 있도록 하는 제1 및 제2 고정 샤프트; 및

   상기 장착 지지대에 설치되며, 상기 두 대의 카메라가 상기 각각의 고정 회전축을 기준으로 동일 회전각도를 가지면서 상호간 반대 방향을 향해 회전될 수 있도록 제어하는 회전 제어 장치

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 양안식 입체영상 카메라 장치.
5. 제4항에 있어서,

   상기 제1 고정 샤프트 및 제2 고정 샤프트 중 적어도 어느 하나는 상기 일 직선 상에서 좌우로 위치 변경이 가능하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 양안식 입체영상 카메라 장치.
6. 제4항에 있어서,

   상기 장착 지지대에 형성되며, 상기 두 대의 카메라의 각각의 회전을 가이드 하기 위한 제1 및 제2 가이드 홈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 양안식 입체영상 카메라 장치.
7. 제6항에 있어서,

   상기 제1 및 제2 가이드 홈은 상기 두 대의 카메라의 상기 각각의 고정 회전축을 중심으로 하여 동일 회전 반경을 갖는 곡선 레일 형태로 각각 제작되는 것을 특징으로 하는 양안식 입체영상 카메라 장치.
8. 제6항에 있어서,

   상기 회전 제어 장치는,

   상기 두 대의 카메라가 회전할 회전각을 조정하기 위한 회전 조정자;

   상기 회전 조정자에 의한 회전 운동을 동축 상의 직선 운동으로 변환하는 회전 스크류;

   상기 회전 스크류와 각각 결합되며, 상기 회전 스크류의 직선 운동에 따라 상기 동축 상에서 동일 간격을 가지면서 상호간 반대 방향을 향해 수평 이동하는 제1 및 제2 이동체; 및

   상기 제1 및 제2 가이드 홈에 하나씩 설치되고, 상기 제1 및 제2 이동체의 수평 이동에 각각 연동되어 상기 두 대의 카메라가 상호간 반대 방향으로 회전되도 록 유도하는 제1 및 제2 연결 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 양안식 입체영상 카메라 장치.
9. 제8항에 있어서,

   상기 회전 제어 장치는 상기 제1 및 제2 이동체의 이동을 용이하게 하기 위해 설치되는 이동 레일 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 양안식 입체영상 카메라 장치.
10. 제4항에 있어서,

    상기 회전 제어 장치는 상기 두 대의 카메라의 회전을 위한 구동력을 제공하는 구동 모터부와, 상기 구동 모터부의 동작을 제어하기 위한 구동 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 양안식 입체영상 카메라 장치.
11. 제4항에 있어서,

    상기 두 대의 카메라가 설치될 부분의 하부에는 카메라 설치시의 위치 정렬을 위해 X, Y, Z축 중 적어도 어느 한 방향으로의 위치 이동이 가능하도록 설치된 위치 정렬 장치가 포함되는 것을 특징으로 하는 양안식 입체영상 카메라 장치.
12. 두 대의 카메라를 구비하는 양안식 입체영상 카메라 장치에 있어서,

    상기 두 대의 카메라는 하나의 고정 회전축을 기준으로 상호간 대칭되어 회전가능하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 양안식 입체영상 카메라 장치.
13. 제12항에 있어서,

    상기 두 대의 카메라의 렌즈 중심축 간이 서로 평행 배치된 상태에서, 상기 렌즈 중심 간의 이격 간격이 6.5cm 이상 12cm 이하를 갖는 것을 특징으로 하는 양안식 입체영상 카메라 장치.
14. 제12항에 있어서,

    상기 두 대의 카메라는 상호간 렌즈의 수평광축이 일치되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 양안식 입체영상 카메라 장치.
15. 제12항에 있어서,

    하부 지지대;

    상기 하부 지지대의 상부에 상호간 수평 위치하여 상기 두 대의 카메라를 하나씩 장착시키기 위한 기준 평면을 제공하는 제1 및 제2 상부 지지대; 및

    상기 제1 및 제2 상부 지지대가 하나의 고정 회전축을 중심으로 상호간 대칭 회전될 수 있도록, 상기 제1 및 제2 상부 지지대의 일측 인접 모서리 간을 고정 결합시키는 고정 샤프트

    를 포함하는 것을 특징으로 하는 양안식 입체영상 카메라 장치.
16. 제15항에 있어서,

    상기 하부 지지대에 형성되며, 상기 제1 및 제2 상부 지지대의 각각의 회전을 가이드하기 위한 가이드 홈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 양안식 입체영상 카메라 장치.
17. 제16항에 있어서,

    상기 가이드 홈은 상기 고정 회전축을 중심으로 하여 동일 회전 반경을 갖는 곡선 레일 형태로 제작되는 것을 특징으로 하는 양안식 입체영상 카메라 장치.
18. 제15항에 있어서,

    상기 하부 지지대에 설치되며, 상기 제1 및 제2 상부 지지대가 상호간 대칭 회전될 수 있도록 제어하는 회전 제어 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 양안식 입체영상 카메라 장치.
19. 제18항에 있어서,

    상기 회전 제어 장치는,

    상기 제1 및 제2 상부 지지대가 대칭 회전할 회전각을 조정하기 위한 회전 조정자;

    상기 회전 조정자에 의한 회전 운동을 동축 상의 직선 운동으로 변환하는 회전 스크류;

    상기 회전 스크류와 각각 결합되며, 상기 회전 스크류의 직선 운동에 따라 상기 동축 상에서 동일 간격을 가지면서 상호간 반대 방향을 향해 수평 이동하는 제1 및 제2 이동체; 및

    일측은 상기 제1 및 제2 상부 지지대와 하나씩 결합되고 타측은 상기 제1 및 제2 이동체와 하나씩 연결됨으로써, 상기 제1 및 제2 이동체의 수평 이동과 연동하여 상기 제1 및 제2 상부 지지대가 대칭 회전되도록 유도하는 제1 및 제2 연결 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 양안식 입체영상 카메라 장치.
20. 제19항에 있어서,

    상기 회전 제어 장치는 상기 제1 및 제2 이동체의 이동을 용이하게 하기 위해 설치되는 이동 레일 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 양안식 입체영상 카메라 장치
21. 제18항에 있어서,

    상기 회전 제어 장치는 상기 제1 및 제2 상부 지지대의 회전을 위한 구동력을 제공하는 구동 모터부와, 상기 구동 모터부의 동작을 제어하기 위한 구동 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 양안식 입체영상 카메라 장치.
22. 제15항에 있어서,

    상기 두 대의 카메라를 상기 제1 및 제2 상부 지지대 상에 하나씩 고정 장착시키기 위해 상기 제1 및 제2 상부 지지대 상에 설치되는 제1 및 제2 설치대를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 양안식 입체영상 카메라 장치.
23. 제15항에 있어서,

    상기 두 대의 카메라가 설치될 부분의 하부에는 카메라 설치시의 위치 정렬 을 위해 X, Y, Z축 중 적어도 어느 한 방향으로의 위치 이동이 가능하도록 설치된 위치 정렬 장치가 포함되는 것을 특징으로 하는 양안식 입체영상 카메라 장치.
24. 두 대의 카메라를 구비한 양안식 입체영상 카메라 장치에 이용될 카메라 장착 장치로서,

    상기 두 대의 카메라가 장착될 기준 평면을 제공하는 장착 지지대;

    상기 기준 평면에 존재하는 임의의 일 직선 상의 서로 다른 위치에 각각 설치되고, 상기 두 대의 카메라와 하나씩 고정 결합되어 상기 두 대의 카메라가 상기 서로 다른 위치를 각각의 고정 회전축으로 하여 회전할 수 있도록 하는 제1 및 제2 고정 샤프트;

    상기 두 대의 카메라의 각각의 회전을 가이드하기 위해, 상기 두 대의 카메라의 상기 각각의 고정 회전축을 중심으로 동일 회전 반경을 갖는 곡선 레일 형태로 상기 장착 지지대에 형성되는 제1 및 제2 가이드 홈; 및

    상기 장착 지지대에 설치되며, 상기 두 대의 카메라가 상기 각각의 고정 회전축을 기준으로 동일 회전각도를 가지면서 상호간 반대 방향을 향해 회전될 수 있도록 제어하는 회전 제어 장치

    를 포함하는 카메라 장착 장치.
25. 두 대의 카메라를 구비한 양안식 입체영상 카메라 장치에 이용될 카메라 장착 장치로서,

    하부 지지대;

    상기 하부 지지대의 상부에 상호간 수평 위치하여 상기 두 대의 카메라를 하나씩 장착시키기 위한 기준 평면을 제공하는 제1 및 제2 상부 지지대;

    상기 제1 및 제2 상부 지지대가 하나의 고정 회전축을 중심으로 상호간 대칭 회전가능하도록, 상기 제1 및 제2 상부 지지대의 일측 인접 모서리 간을 고정 결합시키는 고정 샤프트;

    상기 제1 및 제2 상부 지지대의 각각의 회전을 가이드하기 위해, 상기 고정 회전축을 중심으로 동일 회전 반경을 갖는 곡선 레일 형태로 상기 하부 지지대에 형성되는 가이드 홈; 및

    상기 하부 지지대에 설치되며, 상기 제1 및 제2 상부 지지대가 상호간 대칭 회전될 수 있도록 제어하는 회전 제어 장치

    를 포함하는 카메라 장착 장치.

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