KR20120082386A - 거리측정 센서가 구비된 직교방식의 입체 카메라 리그 - Google Patents

Abstract

본 발명은 입체 카메라 리그에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 하프미러를 사이에 두고 좌안 카메라 및 우안 카메라를 직교방식으로 거치할 수 있고, 상기 좌안 카메라 및 우안 카메라가 상기 하프미러에 투과되거나 반사된 피사체의 광을 수광하여 각각 좌안 영상 및 우안 영상을 획득할 수 있게 하되, 상기 좌안 영상 및 우안 영상 간의 양안시차 및 주시각을 조절하며 획득할 수 있게 하는 직교방식의 입체 카메라 리그에 관한 것이다.

Description

거리측정 센서가 구비된 직교방식의 입체 카메라 리그{Stereo camera rig having distance measurement sensor}

본 발명은 입체 카메라 리그에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 하프미러를 사이에 두고 좌안 카메라 및 우안 카메라를 직교방식으로 거치할 수 있고, 상기 좌안 카메라 및 우안 카메라가 상기 하프미러에 투과되거나 반사된 피사체의 광을 수광하여 각각 좌안 영상 및 우안 영상을 획득할 수 있게 하되, 상기 좌안 영상 및 우안 영상 간의 양안시차 및 주시각을 조절하며 획득할 수 있게 하는 직교방식의 입체 카메라 리그에 관한 것이다.

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, 평행방식(수평방식)과 직교방식으로 구분되고, 평행방식의 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.

특히, 상기 직교방식의 입체 카메라는 상기 평행방식의 입체 카메라와 비교하여 평면상의 부피를 작게 할 수 있으므로 지미짚(jimmyjib)과 같이 카메라의 이동반경이 큰 촬영에 사용할 때 매우 유리하다.

한편, 상기 직교방식의 입체 카메라 리그는 거치되는 카메라들을 단단하게 고정할 수 있어야 하고, 좌안 카메라 및 우안 카메라가 획득하는 영상들 간의 양안 시차(binocular disparity) 및 주시각(convergence angle) 조절을 위해 정밀하게 카메라의 위치를 조정하여야 하는데, 영상촬영의 특징상 카메라들의 이동이 많으므로 촬영 중에 카메라들 간에 위치 조절, 즉, 획득되는 좌안 영상 및 우안 영상 간의 양안 시차 및 주시각 조절이 쉽지 않은 실정이다.

본 발명자들은 직교방식의 입체 카메라 리그에 있어서, 거치되는 카메라들의 위치를 정밀하게 조절하여, 획득되는 좌안 영상 및 우안 영상 간의 양안시차 및 주시각을 정밀하게 조절할 수 있는 입체 카메라 리그를 개발하고자 연구노력한 결과, 거치되는 카메라의 위치를 정밀하게 조절하여 카메라들이 획득하는 입체영상의 입체감을 극대화할 수 있는 입체 카메라 리그의 기술적 구성을 개발하게 되어 본 발명을 완성하게 되었다.

따라서, 본 발명의 목적은, 직교방식의 입체 카메라 리그에 있어서, 거치되는 좌안 카메라 또는 우안 카메라의 위치를 정밀하게 조절하여 상기 카메라들이 획득하는 좌안 영상 및 우안 영상 간의 양안시차 및 주시각을 정밀하게 제어할 수 있는 입체 카메라 리그를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 상기 카메라들 간의 상대적인 위치 및 피사체를 바라보는 각도 즉, 획득되는 좌안 영상 및 우안 영상 간의 양안시차 및 주시각을 촬영자가 한눈에 알아볼 수 있도록 표시할 수 있는 입체 카메라 리그를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 상기 카메라들에서 획득되는 좌안 영상 및 우안 영상 간의 양안시차 및 주시각을 동시에 조절할 수 있도록 상기 카메라들의 위치를 조절할 수 있는 입체 카메라 리그를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 상기 카메라들 사이에 하프미러의 각도를 조절하여 상기 카메라들의 위치를 조절하지 않고도 획득되는 좌안 영상 및 우안 영상 간의 양안시차 또는 주시각을 조절할 수 있는 입체 카메라 리그를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 상기 카메라들과 피사체 간의 거리를 측정하여 좌안 영상 및 우안 영상의 간의 입체감을 확인하지 않고도, 측정된 거리에 따라 좌안 영상 및 우안 영상의 양안시차 또는 주시각이 조절할 수 있는 입체 카메라 리그를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 거치되는 카메라들의 위치를 자동 및 수동으로 정밀하게 조절할 수 있는 입체 카메라리그를 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 거치할 수 있고, 피사체의 광을 분리하여 상기 좌안 카메라 및 상기 우안 카메라로 전달함으로써, 상기 좌안 카메라는 좌안 영상을 획득하게 하고, 상기 우안 카메라는 우안 영상을 획득하게 하는 입체 카메라 리그에 있어서, 상기 좌안 카메라 및 상기 우안 카메라의 광축의 연장선이 서로 교차하도록 장착할 수 있는 프레임; 상기 프레임의 일정부분에 구비되되, 상기 좌안 카메라 및 상기 우안카메라의 광축의 연장선이 교차하는 지점에 구비되고, 상기 피사체의 광을 투과 및 반사시켜 상기 좌안 카메라 및 상기 우안 카메라로 전달하는 하프미러; 상기 프레임의 일정부분에 구비되고, 상기 좌안 카메라 및 상기 우안 카메라 중 어느 하나의 카메라를 상기 프레임에 장착하며, 장착된 카메라를 상기 프레임 상에서 좌우로 이동시키거나 평면상에서 회전시켜 상기 좌안 영상 및 상기 우안 영상 간의 양안시차(binocular disparity, interobital distance) 또는 주시각(convergence angle)이 변화되게 하는 양안시차 및 주시각 조절모듈; 및 상기 프레임의 일정부분에 구비되고 상기 피사체를 향해 전자기파를 송수신하여 상기 프레임과 상기 피사체 간의 거리를 측정하는 거리측정센서;를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 카메라 리그를 제공한다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 거리측정센서는 레이저 빔을 송수신하여 상기 프레임과 상기 피사체 간의 거리를 측정하는 레이저 거리측정센서이다.

본 발명은 다음과 같은 우수한 효과를 가진다.

먼저, 본 발명의 입체 카메라 리그에 의하면, 양안시차 및 주시각 조절모듈을 이용하여, 좌안 카메라 또는 우안 카메라의 위치를 정밀하게 조절할 수 있으므로 상기 카메라들이 획득하는 좌안 영상 및 우안 영상 간의 양안시차 및 주시각을 정밀하게 조절할 수 있어 상기 좌안 영상 및 상기 우안 영상을 사용자가 입체영상으로 관찰할 때, 입체감을 극대화할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 입체 카메라 리그에 의하면, 양안시차 및 주시각 조절모듈에 구비된 볼 나사와 스플라인 샤프트를 동시에 회전시킬 수 있으므로 빠르게 상기 좌안 카메라 또는 우안 카메라의 위치를 조절할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 입체 카메라 리그에 의하면, 디스플레이 패널을 통하여 획득되는 좌안 영상 및 우안 영상 간의 양안시차 및 주시각을 출력해줄 수 있으므로 촬영자가 한눈에 영상들 간의 입체감을 알아볼 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 입체 카메라 리그에 의하면, 하프미러 각도 조절기를 이용하여 좌안 카메라 또는 우안 카메라와 하프미러의 각도를 조절할 수 있으므로, 카메라들의 위치를 조절하지 않고도 획득되는 좌안 영상 및 우안 영상 간의 양안시차 또는 주시각을 조절할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 입체 카메라 리그에 의하면, 카메라들과 피사체 간의 거리를 측정하여 좌안 영상 및 우안 영상의 간의 입체감을 확인하지 않고도, 촬영자가 측정된 거리에 따른 영상들 간의 양안시차 및 주시각을 설정할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 입체 카메라 리그에 의하면, 양안시차를 조절하는 볼 나사와 주시각을 조절하는 스플라인 샤프트를 사람이 수동으로 회전시킬 수 있을 뿐만 아니라, 구동모터에 의해서도 제어할 수 있으므로 카메라들 간의 위치를 정밀하게 조절할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 입체 카메라 리그에 의하면, 리미트 스위치를 이용하여 양안시차 및 주시각의 최대범위를 제한할 수 있으므로, 시야 투쟁 영역이 발생하는 같은 잘못된 입체영상의 획득을 최소화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 입체 카메라 리그에 장착된 카메라들 간의 양안시차를 설명하기 위한 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 입체 카메라 리그에 장착된 카메라들 간의 주시각을 설명하기 위한 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 입체 카메라 리그의 정면도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 입체 카메라 리그의 측면도
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 입체 카메라 리그의 사시도,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 입체 카메라 리그의 양안시차 및 주시각 조절 모듈의 내부 평면도,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 입체 카메라 리그의 양안시차 및 주시각 조절 모듈의 내부 사시도,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 입체 카메라 리그의 양안시차 및 주시각 조절 모듈의 분해도,
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 입체 카메라 리그의 양안시차 및 주시각 조절 메커니즘을 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 1을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 입체 카메라 리그에 장착되는 좌안 카메라(20) 및 우안 카메라(30)가 영상(21,31)을 획득하는 개념을 설명하면, 먼저, 상기 좌안 카메라(20) 및 상기 우안 카메라(30)는 상기 입체 카메라 리그에 거치되되, 상기 좌안 카메라(20) 및 우안 카메라(30)의 광축의 연장선, 즉, 상기 좌안 카메라(20)와 상기 우안 카메라(30)의 렌즈가 바라보는 방향이 교차하도록 거치된다.

더욱 자세하게는, 상기 좌안 카메라(20) 및 상기 우안 카메라(30)는 광축이 서로 실질적으로 직교하도록 상기 입체 카메라 리그에 장착된다.

또한, 상기 입체 카메라 리그에는 상기 좌안 카메라(20) 및 상기 우안 카메라(30) 사이에 구비되는 하프미러(200)를 포함하고, 촬영시, 상기 하프미러(200)는 피사체(10)를 향하게 된다.

다음, 상기 하프미러(200)는 상기 피사체(10)의 광을 투과 및 반사시켜 상기 피사체(10)의 광을 상기 좌안 카메라(20) 및 상기 우안 카메라(30)로 전달하고 상기 좌안 카메라(20)는 상기 피사체(10)의 좌안 영상(21)을 획득하고, 상기 우안 카메라(30)는 상기 피사체(10)의 우안 영상(31)을 획득한다.

또한, 상기 좌안 영상(21)은 사람이 좌안만으로 보게 되는 영상이고, 상기 우안 영상(31)은 사람이 우안만으로 보게 되는 영상으로써, 일정한 양안시차(d)(binocular disparity, interobital distance)를 가질 경우 사람은 입체감을 느낄 수 있다.

한편, 상기 양안시차(d)는 사람의 양안이 약 64mm 떨어져 있기 때문에 발생하는 입체지각요소로써 상기 양안시차(d)가 클 경우, 사람은 상기 피사체(10)가 가까이 있는 것으로 느끼게 되고, 상기 양안시차(d)가 작을 경우, 상기 피사체(10)가 멀게 있는 것으로 느끼게 된다.

또한, 상기 양안시차(d)는 상기 좌안 카메라(20) 또는 상기 우안 카메라(30)를 좌우방향(y축방향)으로 움직였을 때, 조절이 가능하다.

즉, 상기 양안시차(d)는 상기 좌안 카메라(20)와 상기 우안 카메라(30)의 광축 중심의 y축과 만나는 지점들 간의 거리를 뜻한다.

따라서, 상기 좌안 카메라(20) 또는 상기 우안 카메라(30)의 광축 중심을 y축 상에서 서로 가까워지게 하거나 멀어지게 하여, 양안시차에 의한 상기 피사체(10)의 입체감을 조절할 수 있는 것이다.

또한, 도 2를 참조하면, 상술한 양안시차 이외에도 사람이 입체감을 지각하는 입체지각요소에는 주시각(θ,convergence angle)이 있는데, 상기 주시각은 사람의 안구가 상기 피사체(10)를 향해 회전하는 것에 의해 발생하며, 사람의 양안이 내측으로 회전할수록 상기 주시각이 커지고, 외측으로 회전할수록 상기 주시각은 작아진다. 다시 말해서, 사람은 주시각이 커지면 상기 피사체(10)가 가까워지는 것으로 인식하고, 주시각이 작아지면 상기 피사체(10)가 멀어지는 것으로 인식하게 된다.

즉, 상기 주시각을 크게 할수록 상기 피사체(10)의 측면영상(32)을 촬영할 수 있고, 상기 주시각이 작게 할수록 상기 피사체(10)의 정면양상을 촬영할 수 있는 것이다.

따라서, 상기 좌안 카메라(20) 또는 상기 우안 카메라(30)가 장착된 평면상에서 좌우로 회전할 때, 상기 주시각에 의한 입체감을 조절할 수 있는 것이다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 입체 카메라 리그는 장착된 좌안 카메라(20) 및 우안 카메라(30)를 y축 상에서 거리를 변화시키거나 장착된 평면상에서 회전시켜 상기 좌안 카메라(20) 및 우안 카메라(30)로 하여금 양안시차 및 주시각에 의한 입체감을 갖는 피사체(10)를 영상을 촬영할 수 있게 하는 리그이다.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 입체 카메라 리그의 구성을 상세히 살펴보기로 한다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 입체 카메라 리그는 프레임(100), 하프미러(200) 및 양안시차 및 주시각 조절모듈(300)을 포함하여 이루어진다.

상기 프레임(100)은 상기 좌안 카메라(20) 및 상기 우안 카메라(30)를 거치할 수 있는 틀로써, 상기 좌안 카메라(20) 및 상기 우안 카메라(30)는 각 카메라(20,30)의 광축의 연장선이 서로 교차하도록 장착된다.

그러나, 실질적으로 상기 좌안 카메라(20) 및 상기 우안 카메라(30)의 광축의 중심은 서로 교차하지 않으며, 만약, 상기 좌안 카메라(20) 및 상기 우안 카메라(30)의 광축의 중심이 서로 교차한다면, 상기 좌안 영상(21)과 상기 우안 영상(31)은 각 영상(21,31) 내의 피사체(10)의 위치가 서로 동일한 영상이 될 것이다.

다시 말해서, 상기 좌안 카메라(20) 및 상기 우안 카메라(30)의 광축의 중심이 서로 교차한다면 상기 좌안 영상(21)과 상기 우안 영상(31) 간의 양안시차는 '0'이 될 것이므로 사람이 입체감을 지각할 수 없다.

또한, 상기 좌안 카메라(20) 및 상기 우안 카메라(30)는 각각 좌안 카메라 장착대(21) 및 우안 카메라 장착대(31)에 고정되어 상기 프레임(100)에 고정되는 것으로 도시하였으나, 상기 좌안 카메라(20) 및 상기 우안 카메라(30)는 직접 상기 프레임(100)에 거치될 수 있다.

상기 하프미러(200)는 상기 프레임(100)의 일정부분에 구비되되, 상기 좌안 카메라(20) 및 상기 우안 카메라(30)의 광축의 연장선이 교차하는 지점에 구비된다.

또한, 상기 하프미러(200)는 빔 스플리터(beam splitter)라고도 불리며, 상기 피사체(10)에서 발하는 광을 분리하여 일부는 상기 좌안 카메라(20)로 전달하고 다른 일부는 상기 우안 카메라(30)로 전달한다. 바람직하게는 상기 하프미러(300)는 상기 좌안 카메라(20)와 상기 우안 카메라(30) 사이에 실질적으로 45도의 각도로 설치된다.

상기 양안시차 및 주시각 조절모듈(300)은 상기 좌안 카메라(20) 및 상기 우안 카메라(30) 중, 어느 하나의 카메라를 상기 프레임(100)에 장착한다.

즉, 상기 양안시차 및 주시각 조절모듈(300)은 상기 프레임(100)에 결합하고, 상기 좌안 카메라(20) 및 상기 우안 카메라(30) 중, 어느 하나의 카메라는 상기 양안시차 및 주시각 조절모듈(300)에 결합하는 형태이다.

또한, 본 발명에서는 상기 양안시차 및 주시각 조절모듈(300)은 상기 우안 카메라(30)를 상기 프레임(100)에 연결하는 것으로 도시하였으나, 상기 좌안 카메라(20)를 상기 프레임(100)에 연결할 수도 있으며, 두 개의 모듈로 구비되어 각각 상기 좌안 카메라(20) 및 상기 우안 카메라(30)를 상기 프레임(100)에 연결할 수도 있다.

또한, 상기 양안시차 및 주시각 조절모듈(300)은 상기 우안 카메라(30)를 평면상에서 좌우로 이동시키거나(y축 방향으로 좌우로 이동) 회전시켜(z축을 기준으로 회전), 상기 좌안 카메라(20)가 획득하는 좌안 영상(21) 및 상기 우안 카메라(30)가 획득하는 우안 영상(31) 간의 양안시차(d) 및 주시각(θ)이 변화시킨다.

즉, 상기 양안시차 및 주시각 조절모듈(300)은 사람이 좌안으로는 상기 좌안 영상(21)만을 바라보고, 우안으로는 상기 우안 영상(31)만을 바라보았을 때, 사람이 상기 피사체(10)에 대해 느끼는 입체감을 조절하는 역할을 하는 것이다.

또한, 상기 양안시차 및 주시각 조절모듈(300)은 직선운동 플레이트(310), 회전운동 플레이트(320) 및 크로스 롤러 가이드 블록(330)을 포함하여 이루어진다.

자세한 설명은 도 6 내지 도 9의 설명에서 하기로 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 입체 카메라 리그는 상기 하프미러(200)를 보호하기 위한 하프미러 박스(400)를 더 포함할 수 있고, 상기 하프미러 박스(400)는 상기 프레임(100)에 고정되고, 내부에 상기 하프미러(200)를 고정하며, 피사체(10)를 향한 전방이 개방되어 상기 피사체(10)의 광이 상기 하프미러(200)로 전달될 수 있게 한다.

그러나 상기 하프미러(200)는 일 측이 상기 하프미러 박스(400)의 후방을 관통하여 상기 프레임(100)에 고정될 수도 있다.

또한, 상기 하프미러 박스(400)는 상부 면에 상기 좌안 카메라(20)의 렌즈가 삽입되어 고정될 수 있고, 상기 하프미러(200)에 의해 반사된 상기 피사체(10)의 광이 전달될 수 있도록 내측이 천공된 좌안 카메라 렌즈 마운트(410)와 후방에 상기 우안 카메라(30)의 렌즈가 삽입되어 고정될 수 있고, 상기 하프미러(200)에 의해 투과된 상기 피사체(10)의 광이 전달될 수 있도록 내측이 천공된 우안 카메라 렌트 마운트(420)를 포함한다.

또한, 상기 우안 카메라 렌즈 마운트(420)는 상기 우안 카메라(30)가 상기 양안시차 및 주시각 조절 모듈(300)에 의해 움직일 때, 함께 움직일 수 있도록 상기 하프미러 박스(400)와 분리된다.

더욱 자세하게는, 상기 하프미러 박스(400)는 상기 우안 카메라 렌즈 마운트(420)가 가이드되어 이동할 수 있는 마운트 이동홈(422)을 구비하고 상기 우안 카메라 렌즈 마운트(420)는 상기 마운트 이동홈(422)의 내측에서 이동한다.

또한, 상기 하프미러 박스(400)는 상기 우안 카메라 렌즈 마운트(420)의 외측과 상기 마운트 이동홈(422)의 내측 사이의 공간을 가려, 상기 하프미러 박스(400)의 내부의 광이 상기 마운트 이동홈(422)으로 새어나오지 않게 하는 접철식 커튼부재(422)를 더 포함하며, 상기 접철식 커튼부재(422)는 중앙부가 상기 우안 카메라 렌즈 마운트(420)와 결합할 수 있도록 천공되어 있고, 외측 모서리는 상기 하프미러 박스(200)의 내측에 부착된다.

즉, 상기 접철식 커튼부재(422)는 상기 우안 카메라 렌즈 마운트(420)가 결합하는 중앙부를 중심으로 좌우로 길이가 가변되어 상기 우안 카메라 렌즈 마운트(420)가 좌우로 이동하더라도 상기 우안 카메라 렌즈 마운트(420)의 외측과 상기 마운트 이동홈(422)의 내측 사이의 공간을 가릴 수 있다.

또한, 상기 하프미러(200)는 상기 좌안 카메라(20) 또는 상기 우안 카메라(30)와 이루는 각도를 조정하여 상기 피사체(10)의 광 경로를 변화시킬 수 있도록 일 모서리가 상기 하프미러 박스(400)의 내측에 힌지 결합축(e)을 중심으로 힌지 결합한다.

또한, 상기 하프미러 박스(400)는 상기 하프미러(200)의 각도를 조정할 수 있는 하프미러 각도 조절기(430)를 더 포함하고, 상기 하프미러 각도 조절기(430)는 서로 나사 결합하여 회전에 의해 길이를 가변할 수 있는 제1 나사(431) 및 제2 나사(342)로 이루어진다.

또한, 상기 제1 나사(431)는 상기 하프미러 박스(400)에 연결되고, 상기 제2 나사(342)는 상기 하프미러(200)가 힌지 결합한 모서리의 대응 모서리 일정부분에 연결된다.

즉, 상기 제2 나사(342)가 회전하여 의해 상기 제1 나사(431)와의 거리가 멀어지면 상기 하프미러(200)는 상기 좌안 카메라(20)를 향해 회전하고, 상기 제1 나사(431)와의 거리가 가까워지면, 상기 우안 카메라(30)를 향해 회전하는 형태이다.

또한, 상기 제2 나사(342)와 상기 제1 나사(431)는 선택적으로 회전하여 상기 하프미러(200)의 각도를 조절할 수 있고, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 제2 나사(432)와 상기 하프미러(200) 간에 연결 링크(433)를 이용하여 결합하였다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 입체 카메라 리그는 전방에서 상기 하프미러 박스(400) 내부로 입사되는 광량을 조절하기 위해 상기 하프미러 박스(400)의 전방 각 모서리에 힌지 결합하여 회동가능한 빚 가리개(500)를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 입체 카메라 리그는 상기 프레임(100)의 일정부분에 구비되고 상기 피사체(10)를 향해 전자기파를 송수신하여 상기 프레임(100)과 상기 피사체 간의 거리를 측정하는 거리측정센서(600)를 더 포함할 수 있으며, 상기 전자기파는 레이저, 초음파, 적외선 등일 수 있다.

또한, 상기 거리측정센서(600)는 상기 피사체(10)와 상기 하프미러의(200)의 중앙부와의 거리를 측정하도록 상기 프레임(100)에 구비되고, 지향성이 뛰어난 레이저 거리측정센서(600)인 것이 바람직하다.

이하에서는 도 6 내지 도 9를 참조하여 상기 양안시차 및 주시각 조절모듈(300)에 대해 상세히 설명하기로 한다.

상기 양안시차 및 주시각 조절모듈(300)은 상기 우안 카메라(30)를 평면상에서 좌우로 이동시키거나 회전시켜, 상기 좌안 카메라(20) 및 상기 우안 카메라(31)가 획득하는 영상들(21,31) 간에 양안시차 및 주시각을 조정하기 위한 것으로, 직선운동 플레이트(310), 회전운동 플레이트(320) 및 크로스 롤러 가이드 블록(330)을 포함하여 이루어진다.

또한, 상기 양안시차 및 주시각 조절모듈(300)은 직선운동 플레이트(310), 회전운동 플레이트(320) 및 크로스 롤러 가이드 블록(330)을 수납하여 보호하고, 상기 프레임(100)에 고정할 수 있는 케이스(395)를 더 포함할 수 있다.

그러나 상기 직선운동 플레이트(310), 회전운동 플레이트(320) 및 크로스 롤러 가이드 블록(330)이 상기 프레임(100)에 직접 연결될 수 있음은 물론이다.

상기 직선운동 플레이트(310)는 제1 직선 가이드 축(a)을 따라 좌우로 직선운동하며, 상기 제1 직선 가이드 축(a)을 형성하는 제1 엘엠 가이드(340)에 의해 가이드 된다.

또한, 상기 제1 엘엠 가이드(340)는 상기 케이스(394)의 내부 바닥면에 부착되는 것으로 도시하였으나, 상기 케이스(394)가 구비되지 않을 경우, 상기 프레임(100)에 직접 부착될 수 있다.

상기 회전운동 플레이트(320)는 상기 직선운동 플레이트(310)의 일 측 상부에 제1 회전축(b)을 중심으로 회전결합한다.

또한, 상기 직선운동 플레이트(310)와 상기 회전운동 플레이트(320)는 상기 제1 회전축(b)을 형성하는 크로스 롤러 베어링(380)을 이용하여 연결되고, 상기 크로스 롤러 베어링(380)은 내륜(381) 및 외륜(382)을 포함하여 이루어지며, 상기 내륜(381) 및 외륜(382) 중 어느 하나의 륜(382)은 상기 회전운동 플레이트(320)에 고정되어 결합하고, 다른 하나의 륜(382)은 상기 직선운동 플레이트(310)에 고정되어 결합한다.

그러나, 상기 회전운동 플레이트(320)는 상기 직선운동 플레이트(310)와 핀 결합하여 회전할 수도 있다.

그러나, 상기 회전운동 플레이트(320)와 상기 직선운동 플레이트(310)는 상기 크로스 롤러 베어링(380)을 이용하여 회전 결합시킴으로써, 회전시에 마찰을 최소화하는 것이 바람직하다.

상기 크로스 롤러 가이드 블록(330)은 상기 직선운동 플레이트(310)와 상기 회전운동 플레이트(320) 사이에서 상기 직선운동 플레이트(310)와 상기 회전운동 플레이트(320)를 연결하며, 상기 회전운동 플레이트(320)를 상기 제1 회전축(b)을 중심으로 회전시키는 역할을 한다.

더욱 자세하게는, 상기 크로스 롤러 가이드 블록(330)은 상기 제1 회전축(b)이 형성된 타 측에서 상기 직선운동 플레이트(310)와 상기 회전운동 플레이트(320)를 연결하며, 직선운동 블록(331), 크로스 롤러 가이드(332)를 포함하여 이루어진다.

또한, 상기 직선운동 블록(331)은 상기 직선운동 플레이트(310) 상에서 상기 제1 직선 가이드 축(a)과 나란한 제2 직선 가이드 축(c)을 따라 좌우로 직선운동하며, 더욱 자세하게는, 상기 직선운동 플레이트(310)의 상부에 상기 제2 직선 가이드 축(c)을 형성하는 제2 엘엠 가이드(350)에 가이드되어 좌우로 직선운동한다.

또한, 상기 크로스 롤러 가이드(332)는 서로 슬라이딩 결합하는 이동가이드(332a)와 고정가이드(332b)를 포함하고, 상기 이동가이드(332a)는 상기 직선운동 블록(331)에 제2 회전축(d)을 중심으로 회전결합하며, 상기 고정가이드(332b)는 상기 회전운동 플레이트(320)에 고정된다.

더욱 자세하게는, 상기 이동가이드(332a)는 상기 직선운동 블록(331)에 구비된 연결핀(331)에 핀 결합하여 회전운동한다. 그러나, 상기 이동가이드(332a)와 상기 직선운동 블록(331)은 상술한 크로스 롤러 베어링(380)을 이용하여 연결될 수 있다.

또한, 상기 고정가이드(332b)는 상기 이동가이드(332a)와 슬라이딩하는 방향이 상기 제1 회전축(b)을 향하도록(x축 방향으로) 상기 회전운동 플레이트(320)에 연결된다.

또한, 도 9에 도시한 바와 같이, 상기 이동가이드(332a)는 상기 직선운동 블록(331)이 상기 제2 직선 가이드 축(c)을 따라 이동하면, 상기 제2 회전축(d)이 이동하므로 함께 이동하게 된다.

또한, 동시에, 상기 이동가이드(332)는 상기 고정가이드(332b)에서 슬라이하여 상기 제1 회전축(b)을 향해 회전한다.

즉, 상기 크로스 롤러 가이드 블록(330)은 상기 직선운동 블록(331)이 좌우로 이동할 때, 상기 제1 회전축(b)과 상기 제2 회전축(d) 간의 길이(f)가 가변되게(f->f') 하여, 상기 직선운동 블록(331)의 직선운동할 때, 상기 회전운동 플레이트(320)가 상기 제1 회전축(b)을 중심으로 회전하게 하는 것이다.

또한, 상기 크로스 롤러 가이드 블록(330)은 원통형으로 양단이 상기 직선운동 플레이트(310)과 결합하되, 회전할 수 있도록 결합하고, 내면에는 상기 제2 직선 가이드 축(c)과 나란한 방향으로 스플라인 키(key)(333a)가 형성되고 외면에는 외부 나사(333b)가 형성되며, 상기 외부 나사(333b)는 상기 직선운동 블록(331)과 나사 결합하는 스플라인 너트(333)를 더 포함한다.

즉, 상기 스플라인 너트(333)가 상기 직선운동 플레이트(310) 상에서 고정되어 회전하면, 상기 외부 나사(333b)에 의해 상기 직선운동 블록(331)이 상기 제2 직선 가이드 축(c)을 따라 움직이게 된다.

그러나, 상기 스플라인 너트(333)는 내부에 스플라인 키가 형성된 제1 너트와 상기 제1 너트와 나란하게 구비되고 상기 직선운동 블록(331)에 회전결합하며, 상기 제1 너트와 이격되고 상기 제1 너트와 서로 밸트 또는 기어로 연결된 제2 너트를 포함하여 이루어질 수 있다.

즉, 상기 스플라인 너트(333)는 상기 제1 너트가 회전하였을 때, 상기 제2 너트가 회전하여, 상기 직선운동 블록(331)을 직선운동하게 할 수 있는 형태로 구비될 수 있다.

또한, 상기 양안시차 및 주시각 조절모듈(300)은 상기 직선운동 플레이트(310)에 상기 제1 직선 가이드 축(a)과 나란한 방향으로 형성된 볼 나사 너트(311)와 나사 결합하며, 회전에 의해 상기 직선운동 플레이트(310)가 좌우로 직선운동할 수 있게 하는 볼 나사(360) 및 상기 스플라인 너트(333)의 내부에 삽입되어 상기 스플라인 키(333a)와 결합하며, 상기 직선운동 플레이트(310)가 좌우로 이동할 때, 상기 크로스 롤러 가이드 블록(330)이 함께 이동할 수 있게 하는 동시에 회전에 의해 상기 직선운동 블록(331)이 상기 스플라인 너트(333)을 따라 좌우로 이동할 수 있게 하는 스플라인 샤프트(370)를 더 포함한다.

따라서, 상기 볼 나사(360)와 상기 스플라인 샤프트(370)는 동시에 회전할 수 있으므로, 상기 회전운동 플레이트(320)는 상기 제1 직선 가이드 축(a)을 따라 직선운동하는 동시에 상기 제1 회전축(b)을 중심으로 회전할 수 있다.

즉, 상기 좌안 영상(21)과 상기 우안 영상(31)의 양안시차(d) 및 주시각(θ)을 동시에 조절할 수 있는 것이다.

또한, 상기 볼 나사(360) 및 상기 스플라인 샤프트(370)의 각 일 단에는 사용자가 손으로 쉽게 회전시킬 수 있도록 조절 다이얼(361,371)이 구비된다.

또한, 상기 양안시차 및 주시각 조절모듈(300)은 상기 직선운동 플레이트(310)가 상기 제1 직선 가이드축(a)을 따라 이동한 이동거리를 측정하는 제1 엔코더(390), 상기 회전운동 플레이트(320)가 회전한 회전각도를 측정하는 제2 엔코더(391) 및 상기 엔코더들(390,391)이 측정한 이동거리 및 회전각도를 입력받는 제어보드(392)를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1 엔코더(390)는 리니어 엔코더로써, 상기 케이스(395)의 내부 바닥면에 상기 제1 직선 가이드 축(a)과 나란하게 고정되어 상기 직선운동 플레이트(310)의 이동거리를 측정하는 것으로 도시하였으나, 상기 케이스(395)가 구비되지 않을 경우, 상기 프레임(100)에 직접연결될 수 있다.

또한, 상기 제2 엔코더(391)는 리니어 엔코더로써, 상기 직선운동 플레이트(310)에 상기 제2 직선 가이드 축(c)과 나란하게 고정되며, 상기 직선운동 블록(311)이 이동한 거리를 측정한다.

또한, 상기 제어보드(392)는 상기 제1 엔코더(390) 및 상기 제2 엔코더(391)로부터 이동거리를 입력받으며, 상기 제2 엔코더(391)에서 입력되는 이동거리는 상기 회전운동 플레이트(320)의 회전각도로 환산한다.

그러나, 상기 제2 엔코더(391)는 직접 상기 회전운동 플레이트(320)의 회전 각도를 측정할 수 있는 로터리 엔코더로 구비될 수 있고, 이때, 상기 제어보드(392)는 상기 제2 엔코더(391)로부터 상기 회전운동 플레이트(320)의 회전각도를 직접 입력받을 수 있다.

또한, 상기 양안시차 및 주시각 조절모듈(300)은 상기 제어보드로부터 상기 직선운동 플레이트(310)의 이동거리 및 상기 회전운동 플레이트(320)의 회전각도를 입력받아 출력하는 디스플레이 패널(393)을 포함할 수 있다.

또한, 상기 디스플레이 패널(393)은 상기 직선운동 플레이트(310)의 이동거리 및 상기 회전운동 플레이트(320)의 회전각도를 각각 상기 좌안 영상(21) 및 상기 우안 영상(31) 간의 양안 시차(IOD:Interobital Distance) 및 주시각(CON:Convergence angle)로 표시하는 디스플레이 창(393a)을 구비한다.

즉, 사용자는 상기 좌안 카메라(20) 및 상기 우안 카메라(30)가 획득하는 영상들(21,31) 간의 양안시차 및 주시각을 상기 디스플레이 창(393a)을 통해 한 눈에 확인할 수 있다.

또한, 상기 양안시차 및 주시각 조절모듈(300)은 상기 볼 나사(360)와 연결되어 상기 볼 나사(360)를 회전시키는 볼 나사 구동모터(362) 및 상기 스플라인 샤프트(370)와 연결되어 상기 스플라인 샤프트(370)를 회전시키는 스플라인 샤프트 구동모터(372)를 더 포함할 수 있고, 상기 구동모터들(362,372)은 상기 제어보드(392)와 연결된다.

본 발명의 실시예에 서는 상기 구동모터들(362,372)은 상기 볼 나사(360) 및 상기 스플라인 샤프트(370)와 밸트(362a)를 이용하여 연결하였으나 체인이나 복수 개의 기어들을 이용하여 연결할 수도 있다.

즉, 사람이 수동으로 상기 조절 다이얼(361,371)을 조작하지 않고 자동으로 상기 볼 나사(360) 및 상기 스플라인 샤프트(370)를 회전시킬 수 있다.

또한, 상기 디스플에이 패널(393)에는 상기 제어보드(392)와 연결되고 상기 구동모터들(362,372)을 제어할 수 있는 제어 버튼(393b)이 구비된다.

그러나, 상기 제어 버튼(393b)은 제어 버튼은 상기 제어보드(392)와 유선 또는 무선으로 연결되는 리모컨(394)에 구비되어 상기 구동모터들(362,372)을 제어할 수도 있다.

또한, 상기 양안시차 및 주시각 조절모듈(300)은 상기 케이스(395)의 내부 바닥면 일정부분에 구비되고, 상기 직선운동 플레이트(310)의 직선운동 범위를 접촉 또는 비 접촉식으로 제한하는 제1 리미트 스위치(396) 및 상기 직선운동 플레이트(310)의 일정부분에 구비되고, 상기 회전운동 플레이트의 회전운동 범위를 접촉 또는 비 접촉식으로 제한하는 제2 리미트 스위치(397)를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1 리미트 스위치(396)는 상기 케이스(395)가 구비되지 않을 경우, 상기 프레임(100)에 직접구비될 수 있고, 상기 제1 엘엠 가이드(340)나 상기 볼 나사(360)와 같이 상기 제1 직선 가이드 축(a)과 나란하게 설치되는 구성요소에 설치되면 충분하다.

더욱 자세하게는, 상기 리미트 스위치들(396,397)은 상기 제어보드(392)와 연결되고, 상기 리미트 스위치들(396,397)로부터 신호가 입력되면, 상기 제어보드(392)는 상기 구동모터들(362,372)의 구동을 정지시키는 형태로 사용이 가능하다.

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:프레임 200:하프미러
300:양안시차 및 주시각 조절모듈 310:직선운동 플레이트
311:볼 나사 너트 320:회전운동 플레이트
330:크로스 롤러 가이드 블록 331:직선운동 블록
331a:연결핀 332:크로스 롤러 가이드
332a:이동가이드 332b:고정가이드
333:스플라인 너트 333a:스플라인 키
333b:외부 나사 340:제1 엘엠 가이드
350:제2 엘엠 가이드 360:볼 나사
361,371:조절 다이얼 362:볼 나사 구동모너
370:스플라인 샤프트 372:스플라인 샤프트 구동모터
380:크로스 롤러 베어링 381:내륜
382:외륜 390:제1 엔코더
391:제2 엔코더 392:제어보드
393:디스플레이 패널 393a:디스플레이 창
393b:제어버튼 394:리모컨
395:케이스 396:제1 리미트 스위치
397:제2 리미트 스위치 400:하프미러 박스
410:좌안 카메라 렌즈 마운트 420:우안 카메라 렌즈 마운트
421:마운트 이동홈 422:접철식 커튼부재
430:하프미러 각도 조절기 431:제1 나사
432:제2 나사 433:연결링크
500:빛 가리개 600:거리측정센서

Claims (2)

1. 좌안 카메라 및 우안 카메라를 거치할 수 있고, 피사체의 광을 분리하여 상기 좌안 카메라 및 상기 우안 카메라로 전달함으로써, 상기 좌안 카메라는 좌안 영상을 획득하게 하고, 상기 우안 카메라는 우안 영상을 획득하게 하는 입체 카메라 리그에 있어서,
   상기 좌안 카메라 및 상기 우안 카메라의 광축의 연장선이 서로 교차하도록 장착할 수 있는 프레임;
   상기 프레임의 일정부분에 구비되되, 상기 좌안 카메라 및 상기 우안카메라의 광축의 연장선이 교차하는 지점에 구비되고, 상기 피사체의 광을 투과 및 반사시켜 상기 좌안 카메라 및 상기 우안 카메라로 전달하는 하프미러;
   상기 프레임의 일정부분에 구비되고, 상기 좌안 카메라 및 상기 우안 카메라 중 어느 하나의 카메라를 상기 프레임에 장착하며, 장착된 카메라를 상기 프레임 상에서 좌우로 이동시키거나 평면상에서 회전시켜 상기 좌안 영상 및 상기 우안 영상 간의 양안시차(binocular disparity, interobital distance) 또는 주시각(convergence angle)이 변화되게 하는 양안시차 및 주시각 조절모듈; 및
   상기 프레임의 일정부분에 구비되고 상기 피사체를 향해 전자기파를 송수신하여 상기 프레임과 상기 피사체 간의 거리를 측정하는 거리측정센서;를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 카메라 리그.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 거리측정센서는 레이저 빔을 송수신하여 상기 프레임과 상기 피사체 간의 거리를 측정하는 레이저 거리측정센서인 것을 특징으로 하는 입체 카메라 리그.

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