KR20120041909A

KR20120041909A - 수평방식의 입체 카메라 리그

Info

Publication number: KR20120041909A
Application number: KR1020100103321A
Authority: KR
Inventors: 김정회; 박정일; 정종의; 박동배; 강대현; 이배호; 양태석; 백명형; 김준우
Original assignee: 주식회사 레드로버
Priority date: 2010-10-22
Filing date: 2010-10-22
Publication date: 2012-05-03
Also published as: KR101165223B1; WO2012053873A2; WO2012053873A3

Abstract

본 발명은 입체 카메라 리그에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 평면상에서 피사체를 향해 좌안 카메라 및 우안 카메라를 거치할 수 있고, 상기 카메라들을 각각 평면상에서 회전시키거나 상기 카메라들 간의 거리를 조정하여, 획득되는 영상들간의 양안 시차 및 주시각을 조절할 수 있게 하는 수평방식의 입체 카메라 리그에 관한 것이다.

Description

수평방식의 입체 카메라 리그{Stereo camera rig}

입체 카메라는 두 개의 카메라를 이용하여 피사체의 좌안 영상 및 우안 영상을 동시에 획득할 수 있는 카메라로써, 일반적으로 피사체의 좌안 영상을 획득하는 좌안 카메라, 피사체의 우안 영상을 획득하는 우안 카메라 및 상기 좌안 카메라 및 상기 우안 카메라를 거치하는 입체 카메라 리그로 이루어진다.

또한, 입체 카메라 리그는 크게, 수평방식(평행방식)과 직교방식으로 구분되고, 수평방식의 입체 카메라 리그는 좌안 카메라 및 우안 카메라를 피사체를 행해 평면상에서 일정한 거리 이격시켜 거치할 수 있는 리그로써, 좌안 카메라 및 우안 카메라가 직접적으로 피사체의 광을 수광하여 영상을 획득할 수 있게 하는 방식의 리그이다.

또한, 직교방식의 입체 카메라 리그는 피사체의 광을 투과하거나 반사시켜 분리하는 하프미러(Harf mirror)를 구비하고, 상기 하프미러가 출력하는 두 개의 광축 중, 어느 하나의 광축 상에는 좌안 카메라를 거치하고, 다른 하나의 광축 상에는 우안 카메라를 거치하여, 상기 우안 카메라 및 좌안 카메라가 상기 하프미러를 통해 간접적으로 피사체의 광을 수광하여 영상을 획득할 수 있게 하는 방식의 리그이다.

일반적으로 수평방식의 입체 카메라 리그는 좌안 카메라 및 우안 카메라를 각각 거치할 수 있는 카메라 장착 모듈을 구비하는데 종래의 카메라 장착 모듈은 거치되는 카메라들을 수평으로 이동시키는 것과 평면상에서 회전시키는 동작을 동시에 수행할 수 없는 단점이 있었다.

이에 본 출원인은 장착된 카메라들을 서로 수평방향으로 이동시킬 수 있는 동시에 회전시킬 수 있는 입체 카메라 리그(명칭:회전축을 공유하는 스테이지, 한국등록특허 제10-0906778호)를 개발한바 있다.

상기 회전축을 공유하는 스테이지는 장착된 카메라들을 서로 수평방향으로 이동시킬 수 있는 동시에 회전시킬 수 있으므로 종래에 이동과 회전동작을 각각 수행하여야하는 입체 카메라 리그에 비해 매우 획기적인 장점이 있다.

그러나, 장착되는 카메라들을 회전시키는 스플라인 샤프트가 웜과 웜휠을 이용하여 직접 카메라들의 회전축을 회전시키므로 회전에 다소 큰 부하가 걸려 매우 적은 힘으로 부드럽게 카메라들을 회전시킬 수 없는 문제점이 있다.

또한, 종래의 회전축을 공유하는 스테이지는 기어의 백래시(backlash)에 의해 상기 카메라들의 이동 및 회전에 다소 오차가 발생할 수 있고, 외부 충격 등에 회전축이 휠 경우 기어의 백래시(backlash)가 커져 쉽게 카메라들을 이동시키거나 회전시킬 수 없는 문제점이 있다.

본 발명자들은 적은 힘로 부드럽고 정밀하게 카메라들을 이동 및 회전시킬 수 있는 입체 카메라 리그를 개발하기 위해 연구 노력한 결과, 장착되는 우안 및 좌안 카메라의 회전축을 직접 회전시키지 않고 간접적으로 회전시킴으로써 적은 힘으로도 부드럽고 정밀하게 카메라들을 이동 및 회전시킬 수 있고 외부 충격에도 매우 강인한 입체 카메라 리그의 기술적 구성을 개발하게 되어 본 발명을 완성하게 되었다.

따라서, 본 발명의 목적은 거치되는 카메라들을 적은 힘으로 부드럽고 정밀하게 움직에게 할 수 있는 수평방식의 입체 카메라 리그를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 외부의 충격에 강인한 수평방식의 입체 카메라 리그를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 좌안 및 우안 카메라들 간의 거리인 양안시차와 좌안 및 우안 카메라들과 피사체가 이루는 각도인 주시각을 사용자가 획득된 영상을 확인하지 않고도 한눈에 알아볼 수 있게 하는 입체 카메라 리그를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 좌안 카메라 및 우안 카메라를 피사체를 향해 평면상에서 거치하고, 상기 카메라들 간의 거리 또는 상기 카메라들이 상기 피사체를 바라보는 각도가 조절되게 하여, 상기 좌안 카메라 및 상기 우안 카메라가 서로 일정한 양안시차(binocular disparity, interobital distance) 및 주시각(convergence angle)을 갖는 영상을 획득할 수 있게 하는 입체 카메라 리그에 있어서, 케이스; 상기 케이스의 내부에서 제1 직선 운동 축을 따라 좌우로 움직이며, 상기 좌안 카메라를 장착할 수 있는 좌안 카메라 장착 모듈; 및 상기 좌안 카메라 장착 모듈과 서로 이격되어, 상기 제1 직선 운동 축을 따라 좌우로 움직이며, 상기 우안 카메라를 장착할 수 있는 우안 카메라 장착 모듈;을 포함하고, 상기 좌안 카메라 장착 모듈 및 상기 우안 카메라 장착 모듈:은 각각, 상기 제1 직선 운동 축을 따라 좌우로 움직이는 직선운동 플레이트; 일 측 하부가 상기 직선운동 플레이트의 일 측 상부에 제1 회전축을 중심으로 회전결합하는 회전운동 플레이트; 및 상기 직선운동 플레이트의 타 측 상부 및 상기 회전운동 플레이트의 타 측 하부에 결합하며, 상기 제1 직선 운동 축과 나란한 제2 직선 운동 축을 따라 직선운동하는 동시에, 상기 회전운동 플레이트의 타 측 하부에 제2 회전축을 중심으로 회전운동하여, 직선운동을 상기 회전운동 플레이트의 회전운동으로 변화시키는 운동변환 수단;를 포함하는 입체 카메라 리그를 제공한다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 운동변환 수단:은 상기 직선운동 플레이트 상에서 상기 제2 직선 운동 축을 따라 좌우로 움직이는 하부 플레이트; 상기 하부 플레이트 상에서 상기 제2 직선 운동 축과 직교하는 제3 직선 운동 축을 따라 움직이는 상부 플레이트; 및 외륜 및 내륜 중 어느 하나는 상기 상부 플레이트에 결합하고, 다른 하나는 상기 회전운동 플레이트의 타 측 하부에 결합하며, 상기 제2 회전축을 형성하는 제2 크로스 롤러 베어링;을 포함한다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 좌안 카메라 장착 모듈 및 상기 우안 카메라 장착 모듈의 직선운동 플레이트에 나사결합으로 관통하여 양단이 상기 케이스의 일정부분에 거치되고, 회전에 의해 상기 카메라 장착 모듈들이 상기 제1 직선 운동 축을 따라 서로 멀어지거나 가까워지게 하는 양단 볼나사; 및 상기 좌안 카메라 장착 모듈 및 상기 우안 카메라 장착 모듈의 직선운동 플레이트에 스플라인결합으로 관통하여 양단이 상기 케이스의 일정부분에 거치되고, 회전에 의해 상기 하부 플레이트를 상기 제2 직선 운동 축 상에서 좌우로 움직이게 하는 스플라인 샤프트;를 더 포함한다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 직선운동 플레이트:는 내측에 스플라인 키가 형성되고, 상기 스플라인 샤프트와 스플라인 결합하는 제1 풀리; 상기 제1 풀리의 회전축과 나란한 회전축 상에 구비되고, 상기 제1 풀리와 벨트 결합하는 제2 풀리; 및 상기 제2 풀리의 회전축에 결합하며, 상기 하부 플레이트에 나사결합으로 관통하여 회전에 의해 상기 하부 플레이트가 상기 제2 직선 운동 축 상에서 좌우로 움직이게 하는 볼 나사;를 포함한다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 케이스의 바닥면에 부착되고, 상기 제1 직선 운동 축을 형성하는 제1 엘엠 가이드; 상기 직선운동 플레이트 상에 구비되고, 상기 제2 직선 운동 축을 형성하는 제2 엘엠 가이드; 및 상기 하부 플레이트 상에 구비되고, 상기 제3 직선 운동 축을 형성하는 제3 엘엠 가이드;를 더 포함한다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 각 카메라 장착 모듈:은 외륜 및 내륜 중 어느 하나는 상기 직선 운동 플레이트의 일 측 상부에 결합하고, 다른 하나는 상기 회전 운동 플레이트의 일 측 하부에 결합하며, 상기 제1 회전축을 형성하는 제1 크로스 롤러 베어링;을 더 포함한다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 케이스의 외부 일정부분에 상기 양단 볼나사와 연결되어 구비되고, 수동으로 상기 양단 볼나사를 회전시킬 수 있는 양단 볼 나사 구동 다이얼; 및 상기 케이스의 외부 일정부분에 상기 스플라인 샤프트와 연결되어 구비되고, 수동으로 상기 스플라인 샤프트를 회전시킬 수 있는 스플라인 샤프트 구동 다이얼;을 더 포함한다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 케이스의 바닥에 구비되고, 상기 우안 카메라 장착모듈과 상기 좌안 카메라 장착모듈의 위치를 측정하는 양안 시차 측정용 엔코더; 및 상기 각 카메라 장착모듈에 구비되고, 상기 각 카메라 장착모듈의 회전운동 플레이트가 회전한 각도를 측정하는 주시각 측정용 엔코더;를 더 포함한다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 케이스의 내부 일정부분에 구비되고, 상기 양안 시차 측정용 엔코더 및 상기 주시각 측정용 엔코더들과 연결되며, 상기 각 카메라 장착모듈의 위치를 입력받아 상기 각 카메라 장착모듈의 거리인 양안시차를 계산하고, 상기 각 회전운동 플레이트의 회전 각도를 입력받아 상기 우안 카메라 및 상기 좌안 카메라의 광축이 상기 피사체와 이루는 각도인 주시각을 계산하는 제어보드;를 더 포함한다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 케이스의 외부 일정부분에 구비되고, 상기 제어보드로부터 상기 양안 시차 및 상기 주시각을 입력받아 표시해주는 디스플레이창;을 더 포함한다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 케이스의 내부 일정부분에 구비되고, 상기 양단 볼나사를 회전시키는 양단 볼나사 구동모터; 및 상기 케이스의 내부 일정부분에 구비되고, 상기 스플라인 샤프트를 회전시키는 스플라인 샤프트 구동모터;를 더 포함하고, 상기 제어보드는 상기 구동모터들을 제어한다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 제어보드와 유선 또는 무선으로 연결되고 상기 제어보드를 제어하여 상기 구동모터들이 구동되게 하는 리모컨;을 더 포함한다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 케이스의 바닥 일정부분에 구비되고, 상기 각 카메라 장착 모듈의 최대 이동 거리를 제한하는 양안시차 제한 스토퍼; 및 상기 각 카메라 장착모듈의 직선운동 플레이트에 구비되고, 상기 각 카메라 장착모듈의 회전운동 플레이트의 최대 회전 각도를 제한하는 주시각 제한 스토퍼;를 더 포함하며, 상기 제어보드는 상기 제한 스토퍼들과 연결되어 상기 제한 스토퍼들로부터 신호가 입력되면, 상기 구동모터들을 정지시킨다.

본 발명은 다음과 같은 우수한 효과를 가진다.

먼저, 본 발명의 입체 카메라 리그에 의하면, 스플라인 샤프트의 회전력이 직접 장착되는 카메라의 회전축에 전달되지 않고 운동변환 수단을 이용하여 간접적으로 전달되므로 적은 힘으로 장착되는 카메라들을 평면상에서 정밀하게 회전시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 입체 카메라 리그에 의하면, 스플라인 샤프트의 회전력이 벨트에 의해 상기 운동변환 수단으로 전달되므로 외부 충격에 의해 상기 스플라인 샤프트의 축이 뒤틀리더라도 장착되는 카메라를 쉽게 회전시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 입체 카메라 리그에 의하면, 장착되는 카메라들 간의 거리 및 회전 각도를 측정하여 양안시차 및 주시각으로 디스플레이해 줄 수 있으므로, 사용자는 좌안 영상 및 우안 영상 간에 입체감을 한눈에 확인할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 입체 카메라 리그에 의하면, 사용자가 수동뿐만 아니라 자동으로 카메라들 간의 거리 및 회전각도를 조절할 수 있으므로 사용에 편리성을 극대화한 효과가 있다.

도 1 및 도 2는 수평방식의 입체 카메라가 입체영상을 획득하는 개념을 설명하기 위한 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 입체 카메라 리그의 외형을 보여주는 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 입체 카메라 리그의 내부를 보여주는 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 입체 카메라 리그의 카메라 장착 모듈을 설명하기 위한 도면,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 입체 카메라 리그의 운동변환 수단을 설명하기 위한 도면,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 입체 카메라 리그의 제어보드의 기능을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명의 상세한 설명 부분에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다.

이하, 첨부한 도면에 도시된 바람직한 실시예들을 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.

그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.

도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 입체 카메라 리그에 장착되는 입체 카메라가 입체 영상을 획득하는 개념을 간단히 설명하면, 상기 입체 카메라는 좌안 카메라(10) 및 우안 카메라(20)로 구성되고, 상기 좌안 카메라(10) 및 상기 우안 카메라(20)는 피사체(1)를 바라보며 일정한 거리 이격되어 상기 입체 카메라 리그에 장착된다.

또한, 상기 좌안 카메라(10)는 사람이 좌안으로만 보게 될 좌안 영상(10a)을 획득하고, 상기 우안 카메라(20)는 사람이 우안으로만 보게 될 우안 영상(20a)을 획득한다.

한편, 사람이 입체를 지각할 수 있는 요소인 입체지각요소에는 크게 양안시차(d:binocular disparity, interobital distance)와 주시각(θ:convergence angle)이 있는데, 상기 양안시차는 사람의 양얀이 약 64mm 떨어져 있기 때문에 발생하는 입체지각요소로써 양안시차가 클 경우, 사람은 피사체(1)가 가까이 있는 것으로 느끼게 되고, 양안시차가 작을 경우, 사람은 피사체(1)가 멀게 있는 것으로 느끼게 된다.

또한, 상기 주시각은 사람의 안구가 회전할 수 있기 때문에 발생하는 입체지각요소로써 피사체(1)를 꼭지점으로 하여 사람의 양안이 피사체(1)를 바라보는 각도를 뜻하며, 사람의 안구가 피사체(1)를 향해 회전하는 것에 의해 변화된다.

또한, 도 2에 도시한 바와 같이 상기 주시각이 커질수록(사람의 안구가 내측으로 회전할수록) 사람은 피사체(1)의 측면(20b)을 바라볼 수 있으므로 사람은 피사체(1)가 가까이 있는 것으로 느끼게 되고, 상기 주시각이 작을수록 사람은 피사체(1)가 멀게 있는 것으로 느끼게 된다.

즉, 서로 양안시차와 주시각을 갖는 좌안 영상(10a)과 우안 영상(20a)을 촬영하여 사람의 좌안으로는 상기 좌안 영상(10a)만을 보게 하고, 우안으로는 상기 우안 영상(20a)만을 보게 할 경우, 사람은 상기 피사체(1)에 대해 입체감을 느끼게 된다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 입체 카메라 리그는 상기 좌안 카메라(10) 및 상기 우안 카메라(20)를 평면상에서 장착할 수 있고, 장착된 좌안 카메라(10) 및 상기 우안 카메라(20)를 좌우로 이동시키거나 평면상에서 회전시켜, 획득되는 영상들(10a,10b) 간의 양안시차와 주시각을 조절할 수 있게 하는 리그이다.

이하에서는 도 3 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 입체 카메라 리그(100)의 구성을 상세히 설명하기로 한다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 입체 카메라 리그(100)는 케이스(110), 좌안 카메라 장착모듈(120) 및 우안 카메라 장착모듈(130)을 포함하여 이루어진다.

상기 케이스(110)는 상기 입체 카메라 리그(100)의 내부 구성요소들을 보호하고 외부를 규정한다.

상기 좌안 카메라 장착모듈(120)은 상기 케이스(110)의 내부에서 제1 직선 운동 축(ℓ1)을 따라 좌우로 움직이며, 상기 좌안 카메라(10)가 장착된다.

또한, 상기 좌안 카메라 장착모듈(120)은 상기 좌안 카메라(10)를 장착하기 위한 좌안 카메라 마운트(11)를 구비한다. 그러나, 상기 좌안 카메라(10)는 상기 좌안 카메라 장착모듈(120)에 직접 장착될 수도 있다.

또한, 상기 좌안 카메라 장착모듈(120)은 상기 좌안 카메라(10)가 상기 제1 직선 운동 축(ℓ1)을 따라 좌우로 이동하게 하는 동시에, 제1 회전축(r1)을 중심으로 회전할 수 있게 한다.

또한, 도 5 및 도 6을 참조하여, 상기 좌안 카메라 장착모듈(120)을 더욱 자세하게 설명하면, 상기 좌안 카메라 장착모듈(120)은 상기 제1 직선 운동 축(ℓ1)을 형성하는 제1 엘엠 가이드(111)를 따라 좌우로 움직이는 직선운동 플레이트(121), 일 측 하부가 상기 직선운동 플레이트(121)의 일 측 상부에 상기 제1 회전축(r1)을 중심으로 회전결합하는 회전운동 플레이트(122) 및 상기 직선운동 플레이트(121)의 타 측 상부와 상기 회전운동 플레이트(121) 타 측 하부를 연결하며, 상기 회전운동 플레이트(121)가 상기 제1 회전축(r1)을 중심으로 회전하게 하는 운동변환 수단(123)을 포함하여 이루어진다.

또한, 상기 직선운동 플레이트(121)는 상기 제1 엘엠 가이드(111)와 나란한 방향으로 구비되고 회전에 의해 상기 직선운동 플레이트(121)를 좌우로 이동시킬 수 있으며, 중앙부를 중심으로 양측에 서로 다른 방향으로 나사 산이 형성된 양단 볼 나사(140)의 일측 나사 산에 나사결합한다.

또한, 상기 양단 볼 나사(140)의 양단은 상기 케이스(110)에 거치되고, 일단은 상기 케이스(110)의 외부에 구비되어 사람이 손으로 회전시킬 수 있는 양단 볼 나사 구동 다이얼(141)과 결합한다.

또한, 상기 직선운동 플레이트(121)와 외륜(124-1)과 내륜(124-1)이 서로 베어링으로 결합하는 제1 크로스 롤러 베어링(124)을 이용하여 상기 회전운동 플레이트(121)와 회전결합하며, 상기 제1 크로스 롤러 베어링(124)은 상기 제1 회전축(r1)을 형성한다.

즉, 상기 제1 크로스 롤러 베어링(124)의 외륜(124-1) 및 내륜(124-1) 중 어느 하나(124-2)는 상기 직선운동 플레이트(124)의 일 측 상부에 고정되고, 다른 하나(124-1)는 상기 회전운동 플레이트(122)의 일 측 하부에 고정된다.

그러나 상기 직선운동 플레이트(124)와 상기 회전운동 플레이트(122)는 상기 제1 회전축(r1)을 중심으로 핀 결합하여 회전할 수도 있다.

또한, 상기 직선운동 플레이트(121)에는 내부에 스플라인 키(spline key)가 형성된 제1 풀리(121-1), 상기 제1 풀리(121-1)와 벨트(121-2a)로 연결되고 상기 제1 풀리(121-1)의 회전에 의해 회전하는 제2 풀리(121-2) 및 상기 제2 풀리(121-2)의 회전축에 연결되는 볼 나사(121-3)를 구비한다.

또한, 상기 제1 풀리(121-1)는 상기 양단 볼 나사(140)와 나란하게 양측이 상기 케이스(110)에 거치되는 스플라인 샤프트(150)와 스플라인 결합한다.

또한, 상기 스플라인 샤프트(150)는 상기 양단 볼 나사(140)가 회전하여 상기 직선운동 플레이트(121)가 좌우로 이동할 때, 상기 제1 풀리(121-1)를 가이드하여 상기 직선운동 플레이트(121)를 좌우로 이동할 수 있게 하는 동시에, 회전하여 상기 제1 풀리(121-1)로 회전력을 전달할 수 있는 것으로, 양 단이 상기 케이스(110)의 내 측에 거치된다.

또한, 상기 스플라인 샤프트(150)의 일 단은 상기 케이스(110)의 외부에 구비되고 사람이 손으로 회전시킬 수 있는 스플라인 샤프트 구동다이얼(151)과 연결된다.

또한, 아래의 운동변환 수단(123)의 설명에서 설명하겠지만 상기 볼 나사(121-3)는 상기 스플라인 샤프트(150)의 구동력을 상기 운동변환 수단(123)으로 전달하고, 상기 운동변환 수단(123)은 전달된 구동력으로 상기 회전운동 플레이트(122)를 상기 제1 회전축(r1)을 중심으로 회전시킨다.

즉, 종래의 입체 카메라 리그와 비교하여 상기 스플라인 샤프트(150)가 웜과 웜휠을 이용하여 상기 제1 회전축(r1)을 직접 회전시키는 것이 아니라, 먼저, 상기 운동변환 수단(124)으로 구동력을 전달하고, 다음, 상기 운동변환 수단(124)가 상기 회전운동 플레이트(122)를 회전하게 하는 간접적인 구동력 전달 메커니즘으로 구성되므로 상기 회전운동 플레이트(122)를 적은 힘으로도 정밀하게 회전시킬 수 있는 장점이 있는 것이다.

또한, 상기 스플라인 샤프트(150)의 구동력은 상기 벨트(121-2a)를 이용하여 상기 운동변환 수단(123)에 전달되기 때문에, 종래에 직접 웜과 웜휠을 이용하여 구동력을 전달하는 방식에 비해 외부 충격으로 상기 스플라인 사프트(150)의 회전축이 비틀어지더라도 회전력을 잘 전달할 수 있는 장점이 있다. 즉 외부충격에 매우 강인한 효과가 있다.

또한, 상기 직선운동 플레이트(121)에는 상기 볼 나사(121-3)의 회전축과 나란한 축인 제2 직선 운동 축(ℓ2)을 형성하는 제2 엘엠가이드(121-4)가 구비된다.

또한, 상기 운동변환 수단(123)은 상술한 바와 같이, 상기 스플라인 샤프트(150)의 회전력을 전달받아 상기 회전운동 플레이트(122)를 상기 제1 회전축(r1)을 기준으로 회전하게 하는 것으로, 하부 플레이트(123-1), 상부 플레이트(123-2) 및 제2 크로스 롤러 베어링(123-3)을 포함하여 이루어진다.

또한, 상기 하부 플레이트(123-1)는 상기 제2 엘엠가이드(121-4)에 의해 가이드 되며, 상기 직선운동 플레이트(121)의 볼 나사(121-3)와 나사결합하여 상기 스플라인 샤프트(150)의 회전에 의해 좌우로 움직인다.

또한, 상기 하부 플레이트(121-3)에는 상기 제2 직선 이동 축(ℓ2)과 수직인 방향으로 제3 직선 이동 축(ℓ3)을 형성하는 제3 엘엠 가이드(123-1a)가 구비된다.

또한, 상기 상부 플레이트(123-2)는 상기 제3 엘엠가이드(123-1a)에 의해 가이드되어 상기 제3 직선 이동 축(ℓ3)을 따라 직선운동한다. 즉, 결과적으로 상기 상부 플레이트(123-2)는 상기 직선운동 플레이트(121) 상에서 x축 및 y축 방향으로 자유롭게 이동할 수 있다.

또한, 상기 제2 크로스 롤러 베어링(123-3)은 상기 상부 플레이트(123-2) 및 상기 회전운동 플레이트(122)를 제2 회전축(r2)을 기준으로 회전결합시키는 역할을 한다.

또한, 상기 제2 크로스 롤러 베어링(123-3)의 외륜(123-3a) 및 내륜(123-3b) 중 어느 하나(123-3a)는 상기 상부 플레이트(123-3) 상에 고정되고, 다른 하나(123-3b)는 상기 회전운동 플레이트(122)의 타 측 하부에 고정된다.

또한, 상기 운동변환 수단(123)이 상기 스플라인 샤프트(150)의 회전력으로 상기 회전운동 플레이트(122)를 회전시키는 메커니즘을 간략히 설명하면, 먼저, 상기 스플라인 샤프트(150)가 회전하면, 상기 직선운동 플레이트(121)의 제1 풀리(121-1)가 회전하고, 상기 제1 풀리(121-1)의 회전력은 상기 벨트(121-2a)에 의해 상기 제2 풀리(121-2)로 전달된다.

다음, 상기 제2 풀리(121-2)의 회전력은 상기 볼나사(121-3)에 전달되고 상기 볼나사(121-3)가 회전하면, 상기 하부 플레이트(123-1)가 상기 제2 엘엠가이드(121-4)를 따라 직선운동한다.

이때, 상기 상부 플레이트(123-2) 및 상기 제2 크로스롤러 베어링(123-3)은 상기 하부 플레이트(123-3)와 함께 상기 제2 엘엠가이드(121-4)를 따라 직선 운동하게 된다.

또한, 이때, 상기 제2 크로스 롤러 베어링(123-3)의 내륜(123-3b) 및 외륜(123-a)는 서로 회전하고, 동시에, 상기 상부 플레이트(123-2)가 상기 제3 엘엠가이드(123-1a)를 따라 움직이게 되어, 결과적으로 상기 회전운동 플레이트(122)가 상기 제1 회전축(r1)을 중심으로 회전하게 되는 것이다.

다시 말해서, 상기 상부 플레이트(123-2) 및 상기 제2 크로스 롤러 베어링(123-3)은 상기 하부 플레이트(123-1)가 직선운동 하더라도 상기 제1 회전축(r1)과 상기 제2 회전축(r2) 간의 거리가 항상 일정하게 유지시켜 줄 수 있는 역할을 한다.

상기 우안 카메라 장착모듈(130)은 우안 카메라 마운트(12)를 이용하여 상기 우안 카메라(20)를 장착하고, 상기 케이스(110)의 내부에서 상기 제1 엘엠가이드(111)에 의해 가이드되어 상기 제1 직선이동 축(ℓ1)을 따라 직선운동하며, 상기 양단 볼 나사(140)의 타 측 나사 산에 나사 결합하는 동시에 상기 스플라인 샤프트(150)에 스플라인 결합한다.

즉, 상기 우안 카메라 장착모듈(130)은 상기 양단 볼 나사(140)가 회전할 때, 상기 좌안 카메라 장착모듈(120)과 서로 가까워지거나 멀어지게 된다.

또한, 상기 우안 카메라 장착모듈(130)은 직선운동 플레이트, 회전운동 플레이트 및 운동변환 수단을 포함하여 이루어지는데, 실질적으로 상기 우안 카메라 장착모듈(130)의 직선운동 플레이트(121), 회전운동 플레이트(122) 및 운동변환 수단(123)과 동일하므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.

다만, 상기 우안 카메라 장착모듈(130)의 직선운동 플레이트에 구비되는 볼 나사는 상기 좌안 카메라 장착모듈(120)의 직선운동 플레이트(121)에 구비되는 볼 나사(121-3)와 서로 나사 산의 방향이 반대가 되도록 구비된다.

즉, 상기 스플라인 샤프트(150)를 회전시켰을 때, 상기 좌안 카메라 장착모듈(120)과 상기 우안 카메라 장착모듈(130)이 내측 또는 외측으로 동시에 회전하도록 구비되는 것이다.

또한, 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 입체 카메라 리그(100)는 양안시차 측정용 엔코더(112), 주시각 측정용 엔코더(121-5), 제어보드(160), 디스플레이 창(161), 양단 볼 나사 구동모터(162), 스플라인 샤프트 구동모터(163), 양안시차 제한 스토퍼(164), 주시각 제한 스토퍼(165) 및 리모컨(170)을 더 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 상기 양안시차 측정용 엔코더(112)는 상기 케이스(110)의 바닥면에 설치되는 리니어 엔코더로써, 상기 좌안 카메라 장착모듈(120) 및 상기 우안 카메라 장착모듈(130)이 상기 제1 직선 이동 축(ℓ1)을 따라 이동한 거리를 측정한다.

또한, 상기 주시각 측정용 엔코더(121-5)는 상기 각 카메라 장착 모듈(120,130)에 구비되며, 상기 회전운동 플레이트(122)가 상기 제1 회전축(r1)을 중심으로 회전한 각도를 측정한다.

또한, 상기 주시각 측정용 엔코더(121-5)는 상기 회전운동 플레이트(122)의 회전 각도를 직접 측정할 수 있는 로터리 엔코더로 구비될 수도 있고, 상기 운동변환 수단(123)의 하부 플레이트(123-1)가 이동한 거리를 측정할 수 있는 리니어 엔코더로 구비될 수도 있다.

다만, 상기 주시각 측정용 엔코더(121-5)가 리니어 엔코더로 구비될 경우, 아래에서 설명할 제어보드가 상기 하부 플레이트(123-1)의 이동거리를 상기 회전운동 플레이트(122)의 회전각도로 변환하여 상기 회전운동 플레이트(122)의 회전각도를 측정하게 된다.

그러나, 상기 주시각 측정용 엔코더(121-5)는 상기 카메라 장착 모듈들(120,130) 중 어느 하나의 카메라 장착 모듈에만 구비될 수도 있다.

또한, 상기 제어보드(160)는 상기 케이스(100)의 내부에 구비되고, 상기 양안시차 측정용 엔코더(112) 및 상기 주시각 측정용 엔코더(121-5)와 연결되며, 상기 양안 시차 측정용 엔코더(112) 및 상기 주시각 측정용 엔코더(121-5)에서 측정된 데이터를 상기 카메라 장착모듈들(120,130) 간의 거리인 양안시차 및 상기 카메라 장착모듈들(120,130)이 피사체(1)와 이루는 각도인 주시각으로 계산하여 획득한다.

또한, 상기 디스플레이 창(161)은 상기 제어보드(160)에서 계산된 양안시차(IOD) 및 주시각(CON)을 출력하는 것으로, 사용자가 육안으로 쉽게 관찰할 수 있도록 상기 케이스(110)의 외부 일정부분에 구비된다.

따라서, 사용자가 상기 각 카메라(10,20)에서 획득되는 영상들(10a,2a)을 직접 육안으로 확인하지 않고도 입체감의 정도를 인지할 수 있는 장점이 있다.

또한, 상기 양단 볼 나사 구동모터(162)는 상기 케이스(100)의 내부 일정부분에 구비되고, 기어나 벨트 등, 공지된 다양한 방법으로 상기 양단 볼 나사(140)를 회전시킨다.

또한, 상기 양단 볼 나사 구동모터(162)는 상기 제어보드(160)에 의해 회전이 제어된다.

또한, 상기 양안시차 제한 스토퍼(164)는 상기 양단 볼 나사 구동모터(162)의 구동을 제한하여 상기 각 카메라 장착 모듈(120,130)의 최대 이동거리를 제한하는 역할을 하며, 근접센서로써 상기 케이스(110)의 바닥면에 구비된다.

더욱 자세하게는, 상기 양안시차 제한 스토퍼(164)는 상기 각 카메라 장착모듈(120)에 구비되는 스토퍼 감지링크(163-1)를 감지하여 상기 제어보드(160)로 신호를 전송한다.

그러나, 상기 양안시차 제한 스토퍼(164)는 상기 각 카메라 장착모듈(120)을 직접 감지할 수 있음은 물론이다.

또한, 상기 양안시차 제한 스토퍼(164)에서 신호가 전송되면, 상기 제어보드(160)는 상기 양단 볼 나사 구동모터(162)의 구동을 정지시킨다.

또한, 상기 양안시차 제한 스토퍼(164)는 하나의 스토퍼로 구비되어 상기 카메라 장착모듈들(120,130) 중 어느 하나의 카메라 장착모듈의 위치를 감지할 수도 있고 두 개의 스토퍼로 구비되어 상기 각 카메라 장착모듈(120,130)의 위치를 감지할 수도 있다.

또한, 상기 양안시차 제한 스토퍼(164)는 상기 케이스(110)의 바닥면뿐만 아니라 상기 각 카메라 장착모듈(120,130)을 근접하여 감지할 수 있는 위치라면 상기 케이스(110)의 내부 어디라도 위치할 수 있다.

또한, 상기 스플라인 샤프트 구동모터(163)는 상기 케이스(100)의 내부에 구비되고 상기 제어보드(160)에 의해 제어되며, 상기 스플라인 샤프트(150)를 회전시킨다.

또한, 상기 주시각 제한 스토퍼(165)는 상기 각 카메라 장착모듈(120,130)에 구비되는 근접센서로써 상기 회전운동 플레이트(122)의 최대 회전 각도를 제한하는 역할을 한다.

더욱 자세하게는, 상기 주시각 제한 스토퍼(165)는 두 개의 근접센서로 구비되고, 상기 직선운동 플레이트(121)의 타 측 양단부에 각각 부착되며, 상기 회전운동 플레이트(122)의 타 측 단 중앙부에 부착되는 스토퍼 감지링크(165-1)를 감지한다.

그러나, 상기 주시각 제한 스토퍼(165)는 상기 회전운동 플레이트(122)를 근접으로 감지할 수 있는 위치라면 상기 각 카메라 장착모듈(120,13)의 어느 위치라도 부착이 가능하다.

또한, 상기 주시각 제한 스토퍼(165)는 상기 회전운동 플레이트(122)가 감지되면, 상기 제어보드(160)로 신호를 전송하고, 상기 제어보드(160)는 상기 스플라인 샤프트 구동모터(163)를 정지시킨다.

또한, 상기 리모컨(170)은 상기 제어보드(160)와 유선 또는 무선으로 연결되고, 상기 제어보드(160)를 제어하여, 상기 구동모터들(162,163)이 구동되게 함으로써, 사용자가 상기 구동다이얼들(141,151)을 조작하지 않고도 간편하게 상기 카메라 장착 모듈들(120,130)을 움직이게 할 수 있다.

그러나, 상기 리모컨(170)은 상기 케이스(110)의 외부 일정부분에 상기 제어보드(160)를 제어하기 위한 제어버튼의 형태로 구비될 수도 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

100:입체 카메라 리그 110:케이스
111:제1 엘엠가이드 112:양안시차 측정용 엔코더
120:좌안 카메라 장착모듈 121:직선운동 플레이트
121-1:제1 풀리 121-2:제2 풀리
121-3:볼나사 121-4:제2 엘엠가이드
121-5:주시각 측정용 엔코더 122:회전운동 플레이트
123:운동변환 수단 123-1:하부 플레이트
123-1a:제3 엘엠가이드 123-2:상부 플레이트
123-3:제2 크로스 롤러 베어링 124:제1 크로스 롤러 베어링
130:우안 카메라 장착모듈 140:양단 볼나사
141:양단 볼나사 구동 다이얼 150:스플라인 샤프트
151:스플라인 샤프트 구동다이얼 160:제어보드
161:디스플레이 창 162:양단 볼나사 구동모터
163:스플라인 샤프트 구동모터 164:양안시차 제한 스토퍼
165:주시각 제한 스토퍼 170:리모컨

Claims

좌안 카메라 및 우안 카메라를 피사체를 향해 평면상에서 거치하고, 상기 카메라들 간의 거리 또는 상기 카메라들이 상기 피사체를 바라보는 각도가 조절되게 하여, 상기 좌안 카메라 및 상기 우안 카메라가 서로 일정한 양안시차(binocular disparity, interobital distance) 및 주시각(convergence angle)을 갖는 영상을 획득할 수 있게 하는 입체 카메라 리그에 있어서,
케이스;
상기 케이스의 내부에서 제1 직선 운동 축을 따라 좌우로 움직이며, 상기 좌안 카메라를 장착할 수 있는 좌안 카메라 장착 모듈; 및
상기 좌안 카메라 장착 모듈과 서로 이격되어, 상기 제1 직선 운동 축을 따라 좌우로 움직이며, 상기 우안 카메라를 장착할 수 있는 우안 카메라 장착 모듈;을 포함하고,
상기 좌안 카메라 장착 모듈 및 상기 우안 카메라 장착 모듈:은 각각,
상기 제1 직선 운동 축을 따라 좌우로 움직이는 직선운동 플레이트;
일 측 하부가 상기 직선운동 플레이트의 일 측 상부에 제1 회전축을 중심으로 회전결합하는 회전운동 플레이트; 및
상기 직선운동 플레이트의 타 측 상부 및 상기 회전운동 플레이트의 타 측 하부에 결합하며, 상기 제1 직선 운동 축과 나란한 제2 직선 운동 축을 따라 직선운동하는 동시에, 상기 회전운동 플레이트의 타 측 하부에 제2 회전축을 중심으로 회전운동하여, 직선운동을 상기 회전운동 플레이트의 회전운동으로 변화시키는 운동변환 수단;를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 카메라 리그.
제 1 항에 있어서,
상기 운동변환 수단:은
상기 직선운동 플레이트 상에서 상기 제2 직선 운동 축을 따라 좌우로 움직이는 하부 플레이트;
상기 하부 플레이트 상에서 상기 제2 직선 운동 축과 직교하는 제3 직선 운동 축을 따라 움직이는 상부 플레이트; 및
외륜 및 내륜 중 어느 하나는 상기 상부 플레이트에 결합하고, 다른 하나는 상기 회전운동 플레이트의 타 측 하부에 결합하며, 상기 제2 회전축을 형성하는 제2 크로스 롤러 베어링;을 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 카메라 리그.
제 2 항에 있어서,
상기 좌안 카메라 장착 모듈 및 상기 우안 카메라 장착 모듈의 직선운동 플레이트에 나사결합으로 관통하여 양단이 상기 케이스의 일정부분에 거치되고, 회전에 의해 상기 카메라 장착 모듈들이 상기 제1 직선 운동 축을 따라 서로 멀어지거나 가까워지게 하는 양단 볼나사; 및
상기 좌안 카메라 장착 모듈 및 상기 우안 카메라 장착 모듈의 직선운동 플레이트에 스플라인결합으로 관통하여 양단이 상기 케이스의 일정부분에 거치되고, 회전에 의해 상기 하부 플레이트를 상기 제2 직선 운동 축 상에서 좌우로 움직이게 하는 스플라인 샤프트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 카메라 리그.
제 3 항에 있어서,
상기 직선운동 플레이트:는
내측에 스플라인 키가 형성되고, 상기 스플라인 샤프트와 스플라인 결합하는 제1 풀리;
상기 제1 풀리의 회전축과 나란한 회전축 상에 구비되고, 상기 제1 풀리와 벨트 결합하는 제2 풀리; 및
상기 제2 풀리의 회전축에 결합하며, 상기 하부 플레이트에 나사결합으로 관통하여 회전에 의해 상기 하부 플레이트가 상기 제2 직선 운동 축 상에서 좌우로 움직이게 하는 볼 나사;를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 카메라 리그.
제 2 항에 있어서,
상기 케이스의 바닥면에 부착되고, 상기 제1 직선 운동 축을 형성하는 제1 엘엠 가이드;
상기 직선운동 플레이트 상에 구비되고, 상기 제2 직선 운동 축을 형성하는 제2 엘엠 가이드; 및
상기 하부 플레이트 상에 구비되고, 상기 제3 직선 운동 축을 형성하는 제3 엘엠 가이드;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 카메라 리그.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 각 카메라 장착 모듈:은
외륜 및 내륜 중 어느 하나는 상기 직선 운동 플레이트의 일 측 상부에 결합하고, 다른 하나는 상기 회전 운동 플레이트의 일 측 하부에 결합하며, 상기 제1 회전축을 형성하는 제1 크로스 롤러 베어링;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 카메라 리그.
제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
상기 케이스의 외부 일정부분에 상기 양단 볼나사와 연결되어 구비되고, 수동으로 상기 양단 볼나사를 회전시킬 수 있는 양단 볼 나사 구동 다이얼; 및
상기 케이스의 외부 일정부분에 상기 스플라인 샤프트와 연결되어 구비되고, 수동으로 상기 스플라인 샤프트를 회전시킬 수 있는 스플라인 샤프트 구동 다이얼;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 카메라 리그.
제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
상기 케이스의 바닥에 구비되고, 상기 우안 카메라 장착모듈과 상기 좌안 카메라 장착모듈의 위치를 측정하는 양안 시차 측정용 엔코더; 및
상기 각 카메라 장착모듈에 구비되고, 상기 각 카메라 장착모듈의 회전운동 플레이트가 회전한 각도를 측정하는 주시각 측정용 엔코더;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 카메라 리그.
제 8 항에 있어서,
상기 케이스의 내부 일정부분에 구비되고, 상기 양안 시차 측정용 엔코더 및 상기 주시각 측정용 엔코더들과 연결되며,
상기 각 카메라 장착모듈의 위치를 입력받아 상기 각 카메라 장착모듈의 거리인 양안시차를 계산하고, 상기 각 회전운동 플레이트의 회전 각도를 입력받아 상기 우안 카메라 및 상기 좌안 카메라의 광축이 상기 피사체와 이루는 각도인 주시각을 계산하는 제어보드;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 카메라 리그.
제 9 항에 있어서,
상기 케이스의 외부 일정부분에 구비되고, 상기 제어보드로부터 상기 양안 시차 및 상기 주시각을 입력받아 표시해주는 디스플레이창;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 카메라 리그.
제 9 항에 있어서,
상기 케이스의 내부 일정부분에 구비되고, 상기 양단 볼나사를 회전시키는 양단 볼나사 구동모터; 및
상기 케이스의 내부 일정부분에 구비되고, 상기 스플라인 샤프트를 회전시키는 스플라인 샤프트 구동모터;를 더 포함하고,
상기 제어보드는 상기 구동모터들을 제어하는 것을 특징으로 하는 입체 카메라 리그.
제 11 항에 있어서,
상기 제어보드와 유선 또는 무선으로 연결되고 상기 제어보드를 제어하여 상기 구동모터들이 구동되게 하는 리모컨;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 카메라 리그.
제 11 항에 있어서,
상기 케이스의 바닥 일정부분에 구비되고, 상기 각 카메라 장착 모듈의 최대 이동 거리를 제한하는 양안시차 제한 스토퍼; 및
상기 각 카메라 장착모듈의 직선운동 플레이트에 구비되고, 상기 각 카메라 장착모듈의 회전운동 플레이트의 최대 회전 각도를 제한하는 주시각 제한 스토퍼;를 더 포함하며,
상기 제어보드는 상기 제한 스토퍼들과 연결되어 상기 제한 스토퍼들로부터 신호가 입력되면, 상기 구동모터들을 정지시키는 것을 특징으로 하는 입체 카메라 리그.