KR20130054025A - 3ｄ 카메라의 광축 정렬 방법 및 그 3ｄ 카메라, 그 방법을 실행시키기 위한 프로그램이 기록된 기록매체 - Google Patents

Abstract

3D 카메라에서 주밍(zooming) 또는 포커싱(focusing)시 발생하는 광축 에러를 보정하기 위한 광축 정렬 방법과 그 광축 정렬 방법이 적용된 3D 카메라에 관한 것이다. 3D 카메라의 각 주밍값에 대응하는 보정값을 미리 산출하여 이를 3D 카메라에서 이용할 수 있도록 지원함으로써 사용자가 3D 카메라의 주밍 또는 포커싱 조작시 틀어진 광축을 매우 용이하게 정렬하고 입체감 있는 3D 영상을 생성하도록 할 수 있다.

Description

3Ｄ 카메라의 광축 정렬 방법 및 그 3Ｄ 카메라, 그 방법을 실행시키기 위한 프로그램이 기록된 기록매체{METHOD FOR ALIGNING OPTICAL AXES OF STEREOSCOPIC CAMERA AND THE STEREOSCOPIC CAMERA, PROGRAM STORING MEDIUM FOR EXECUTING THE METHOD}

3Ｄ 카메라에서 주밍(zooming) 또는 포커싱(focusing)시 발생하는 광축 에러를 보정하기 위한 광축 정렬 방법과 그 광축 정렬 방법이 적용된 3D 카메라에 관한 것이다.

최근, 입체 영상에 대한 관심이 늘어감에 따라 스테레오 방식의 3D 카메라의 중요성이 부각되고 있다. 3D 카메라는 사람의 양 눈과 같이 2개의 카메라를 설치하여 피사체를 촬영함으로써 사람의 양 눈이 보는 것과 같은 시차를 가진 2장의 영상을 획득한다. 특히, 방송용 3D 카메라는 일반적으로 상용의 일반 카메라 2대를 배치하여 연동 제어함으로써 3D 영상을 획득한다. 그러나 3D 영상이 방송 분야에서는 아직 기초 단계에 있어서, 방송에서 요구되는 수준의 최적 3D 영상을 촬영할 수 있는 3D 카메라의 기술이 확보되어 있지는 않은 상태이다. 양안식 3D 영상에서는 3D 카메라를 구성하는 좌, 우 두 대의 양 카메라모듈이 동일한 대상물을 촬상하면 사람의 눈과 같이 그 대상물은 약간의 수평적 차이를 가지고 촬영되는데 이때 발생하는 좌우 영상의 차이를 시차라 한다. 그러나 시차량이 너무 과도해지면 눈의 피로를 야기하는 등의 문제를 일으키기 때문에 촬영 시에는 이 시차를 항시 감시하며 최적의 시차정보가 생기도록 촬영하여야 한다. 또한, 여러 장의 렌즈 군으로 이루어진 방송용 줌 렌즈를 사용할 경우에는, 각 렌즈가 단독으로 사용될 때에는 광축의 미세한 이동이 느껴지지 않지만, 3D 카메라로서 두 대의 렌즈를 사용하여 촬영을 하면 줌 값에 따라 두 렌즈의 광축의 수직오차가 생기는 경우가 있고 이러한 조건에서 촬영된 수직오차가 있는 3D 영상은 눈의 피로를 일으키는 것으로 알려져 있다. 따라서, 이러한 3D 카메라에서의 정확한 광축 정렬 문제를 해결하고자 본 발명을 고안하게 되었다. 일본 등록 특허 특개평 7-175143(특허 명칭:양안식 스테레오 카메라 장치, 등록년도:1995년, 국명:일본)는 두 개의 양안식 카메라를 기계적 장치에 의해 회전시켜 카메라의 광축을 맞추는 것에 대해 개시되어 있다.

3D 카메라에서 주밍 또는 포커싱 조작에 따라 발생하는 광축 에러를 보정할 수 있는 3D 카메라의 광축 정렬 방법을 제공하기 위함이다.

또한, 이러한 광축 정렬 방법이 적용되어 주밍 또는 포커싱 조작에 대응하여 광축 정렬이 가능한 3D 카메라를 제공하기 위함이다.

일 양상에 따른 3D 카메라의 광축 정렬 방법은 주시각 및 광축 간격이 조절 가능하게 설치된 제1 카메라와, 제2 카메라를 포함하는 3D 카메라의 광축을 정렬하기 위한 광축 정렬 방법에 있어서, 광축 정렬 방법은, 주어진 주밍(zooming) 값에 대해 제 1 카메라 및 제 2 카메라를 통해 표적 영상을 입력받는 영상입력 단계, 입력된 표적 영상의 광축이 틀어진 정도로부터 보정값을 산출하여 상기 주밍 값에 대한 보정값으로 저장하는 오프셋 산출단계, 영상입력 단계 및 오프셋 산출단계를 주밍값을 변경하면서 복수의 주밍 값에 대해 반복하여 각 주밍 값에 대한 보정값을 포함하는 보정값 테이블을 완성하는 단계 및 완성된 보정값 테이블을 3D 카메라로 전송하는 단계를 포함한다.

추가적인 양상에 따르면, 오프셋 산출단계는, 양 표적 영상의 광축이 일치할 때까지 제1 카메라를 제어하여 그 광축의 불일치 정도를 계산하고 주밍값에 대한 보정값으로 산출할 수 있다.

추가적인 양상에 따르면, 보정값 테이블을 완성하는 단계는, 순차적으로 줌 인(Zoom In)하면서 상기 주밍값을 변경하거나, 순차적으로 줌 아웃(Zoom Out)을 하면서 상기 주밍값을 변경할 수 있다.

추가적인 양상에 따르면, 오프셋 산출단계는, 주밍값에 대하여 포커스의 보정값을 산출하여 그 주밍값에 대한 보정값으로 더 저장할 수 있다.

다른 양상에 따른 프로그램 기록매체는 전술한 광축 정렬 방법을 실행시키기 위한 프로그램이 기록될 수 있다.

또 다른 양상에 따른 광축 정렬이 가능한 3D 카메라는 주시각 및 광축 간격이 조절 가능하게 설치된 제1 카메라와, 제2 카메라를 포함하는 3D 카메라에 있어서, 3D 카메라는, 각 주밍값에 대한 보정값을 저장하고 있는 보정값 저장부를 포함하고, 보정값 저장부에 저장된 보정값에 따라 광축 정렬을 수행하기 위한 구동 제어 신호를 생성하는 구동제어부 및 구동제어부의 구동 제어 신호에 따라 제1 카메라를 작동하여 광축 정렬을 수행하는 제1 카메라 구동부를 포함한다.

추가적인 양상에 따르면, 3D 카메라는, 전방의 영상을 후방으로 투과시키거나 직각 방향으로 반사시키는 하프미러 및 제1카메라와 직교하도록 배치되어 하프미러에서 반사된 영상을 획득하는 제2카메라가 장착되며 장착된 제2카메라를 요(yaw) 축에 대해 회전시키는 제2카메라 구동부를 더 포함할 수 있고, 제1 카메라 구동부는, 하프미러의 후방에 배치되어 하프미러를 투과한 영상을 획득하는 제1카메라가 장착되며, 장착된 제1카메라를 요(yaw) 축, 피치(pitch) 축에 대해 회전시키거나 그 축들을 따라 수평 이동시킬 수 있다.

이때, 보정값은, 3D 카메라의 주밍값을 변경해가면서 복수의 주밍값에 대해 산출된 것으로서, 어느 하나의 주밍(zooming) 값에 대해 제 1 카메라 및 제 2 카메라를 통해 촬영된 표적 영상을 입력받고, 그 입력된 표적 영상의 광축이 틀어진 정도로부터 보정값을 산출하여 주밍값에 대한 보정값으로 저장된 것일 수 있다.

추가적인 양상에 따르면, 구동제어부는 보정값 저장부에서 사용자의 주밍 조작에 의해 선택된 어느 하나의 주밍값에 대응하는 보정값을 읽어 주밍 제어 신호를 생성하는 주밍제어부를 더 포함할 수 있고, 주밍 제어 신호에 따라 제1 카메라를 회전 또는 이동하여 보정값에 대응하는 광축 정렬을 수행하도록 제1 카메라 구동부에 구동 제어 신호를 출력할 수 있다.

또한, 추가적인 양상에 따르면, 보정값저장부의 보정값은, 각 주밍값 별로 포커스(focus)에 대한 보정값을 포함할 수 있고, 구동제어부는, 보정값 저장부에서 사용자의 주밍 조작에 의해 선택된 어느 하나의 주밍값에 대응하는 포커스(focus)에 대한 보정값을 읽어 포커싱(focusing) 제어 신호를 생성하는 포커싱제어부를 더 포함할 수 있다.

3D 카메라의 각 주밍값에 대응하는 보정값을 미리 산출하여 이를 3D 카메라에서 이용할 수 있도록 지원함으로써 사용자가 3D 카메라의 주밍 또는 포커싱 조작시 틀어진 광축을 매우 용이하게 정렬할 수 있다.

사용자의 주밍 또는 포커싱 조작에 대응하여 자동으로 광축이 정렬되도록 함으로써 수동으로 광축을 정렬하기 위하여 두 카메라를 조작하는 데 소요되는 시간을 줄일 수 있으며 매우 정밀하고 입체감 있는 입체 영상을 획득할 수 있다.

도 1은 일 실시예에 따른 3D 카메라의 주요 구성을 설명하기 위한 도식도이다.
도 2는 일 실시예에 따라 3D카메라의 광축 정렬 방법의 흐름도이다.
도 3은 도 2의 실시예에 따른 광축 정렬 방법이 적용된 3D 카메라의 블럭도이다.
도 4는 도 3의 실시예에 따른 3D 카메라의 구동 제어부의 상세 블럭도이다.
도 5는 도 3의 다른 실시예에 따른 3D 카메라의 구동 제어를 설명하기 위한 블럭도이다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

이하, 본 발명의 실시예들에 따른 3D 카메라의 광축 정렬 방법 및 그 3D 카메라, 그 방법을 실행시키기 위한 프로그램이 기록된 기록매체를 도면들을 참고하여 자세히 설명하도록 한다.

도 1은 일 실시예에 따른 3D 카메라의 주요 구성을 설명하기 위한 도식도이다. 도 1을 참고하여 후술할 광축 정렬 방법이 적용될 수 있는 3D 카메라의 일 실시예를 설명한다. 도 1에 도시된 바와 같이 본 실시예에 따른 3D 카메라의 기본 구성요소는 하프미러(100), 제1 카메라 구동부(200), 제2 카메라 구동부(300), 구동제어부(400)를 포함한다. 제1 카메라 구동부(200)와 제2 카메라 구동부(300)에 각각 장착되는 제1 카메라(10)와 제2 카메라(20)는 상호 직교하도록 배치되는 직교식 3D 카메라이다. 따라서 제1 카메라 구동부(200)와 제2 카메라 구동부(300) 역시 서로 직각으로 배치된다. 하프미러(100)는 제1 카메라 구동부(200)과 제2카메라 구동부(300) 사이에 설치되어 전방의 영상을 후방으로 투과시키거나 직각 방향으로 반사시키는 작용을 한다. 제1 카메라(10)가 장착되는 제1 카메라 구동부(200)의 경우에는 프레임(600)의 수평방향으로 배치되어 하프미러(100)를 투과한 영상을 제1 카메라(10)가 획득하게 된다. 제2카메라 구동부(300)의 경우 프레임(600)의 수직방향으로 배치되어, 하프미러(100)에서 반사된 영상을 제2 카메라(20)가 획득할 수 있다. 구동제어부(400)는 제1 카메라 구동부(200)와 제2 카메라 구동부(300)를 제어한다.

본 실시예에 따른 직교식 3D 카메라의 제1 카메라(10)와 제2 카메라(20)는 사람의 양안과 대응되기 때문에 제1 카메라(10)와 제2 카메라(20)의 수평 간격이 조절되면, 두 카메라의 축 간격(IAD, Inter-axial Distance)이 조절될 수 있다. 또한, 제1 카메라(10)와 제2 카메라(20)가 각각의 요축에 대해 회전할 경우 주시각이 조절될 수 있다. 제1 카메라 구동부(200)과 제2 카메라 구동부(300)는 제1 카메라(10)와 제2 카메라(20)간의 축 간격(IAD)을 조절하거나 각각의 요축에 대해 회전시키기 위해 마련된다. 3D 카메라는 이와 같이 제1 카메라(10)와 제2 카메라(20)는 서로 상이한 축 상에 배치되므로, 양자는 상호 간의 간섭 없이 이동가능하게 된다. 그 결과, 좌측 영상과 우측 영상 간의 시차 간격을 사용자 임의대로 조절할 수 있게 되어, 피사체의 근접 촬영시 근접 촬영에 알맞게 두 카메라의 축 간격을 최소화할 수 있게 된다. 본 실시예에 따른 3D 카메라는 후술하는 바와 같이 광축이 자동 정렬되도록 함으로써 사용자의 주밍(Zooming)이나 포커싱(Focusing) 조작시 제작상의 이유 등에 따라 발생하는 광축의 틀어짐을 자동 보정하여 보다 입체감 있는 영상을 획득할 수 있다.

제1 카메라 구동부(200) 및 제2 카메라 구동부(300)는 모터 등과 같은 별도의 동력발생수단을 구비하고, 동력발생수단을 간단한 조작만으로 구동하는 전동 방식을 취할 수 있고, 모터를 구비하지 않고서도 사용자의 힘에 의해 직접 구동시키는 수동 조작 방식을 취할 수 있다. 제1 카메라 구동부(200)의 작용으로 제1 카메라(10)는 요(yaw) 축, 피치 축에 대해 회전 운동할 수 있으며, 각 축에 대해서도 수평운동이 가능하게 된다. 한편, 제2 카메라 구동부(300)는 제2 카메라(20)를 요 축으로 회전시키는 작용을 한다.

제1 카메라 구동부(200)는 제1 카메라(10)의 선단부와 후단부의 하단에 요 축에 대해 회전가능하게 장착되는 한 쌍의 이동부재(210,220)와 각각의 이동부재(210,220)와 슬라이딩 가능하게 결합되며, 결합된 이동부재(210,220)를 구동제어부(400)의 지시를 받아 피치 축 방향으로 개별 이동시켜 주시각 및 카메라간의 축 간격(IAD)을 조정하는 한 쌍의 리니어 구동부(230,240)를 포함할 수 있다.

리니어 구동부(230,240)의 작용으로 이동부재(210,220)는 개별적으로 이동하게 된다. 즉, 리니어 구동부(230,240)의 개별적인 구동 여부에 따라 제1 카메라(10)는 피치 축 방향으로 직선 이동하거나, 요 축 중심으로 회전할 수 있다.

전, 후방의 리니어 구동부(230,240)가 동시에 동일한 방향으로 작동하면, 전,후방의 이동부재(210,220)가 동일한 방향으로 이동되어 결과적으로 제1 카메라(10)는 피치 축 방향으로 직선 이동하여 제1 카메라(10)와 제2 카메라(20)의 카메라간의 축 간격(IAD)이 조절된다. 한편, 전방의 리니어 구동부(230)는 작동하지 않고, 후방의 리니어 구동부(240)만 작동하게 되면, 후방의 이동부재(220)만 피치 축 방향으로 직선 이동하게 되고, 제1카메라(10)는 요 축 중심으로 회전가능하게 각각의 이동부재(210,220)와 연결되었기 때문에 전방의 이동부재(210)의 회전축을 중심으로 하여 회전하게 되고, 결과적으로 제1 카메라(10)와 제2 카메라(20)의 주시각이 조절된다. 또한, 전방의 리니어 구동부(230)만 작동하고 후방의 리니어 구동부(240)는 작동하지 않을 경우, 또는 전, 후방의 리니어 구동부가 각각 반대 방향으로 작동하는 경우에도 제1 카메라(10)가 요 축에 대해 회전 운동하여 제1 카메라(10)와 제2 카메라(20)의 주시각이 조절될 수 있다.

제2 카메라 구동부(300)는 제2 카메라(20)를 요(yaw) 축에 대해 회전시켜 주시각을 조정하는 회전구동부(320)를 포함할 수 있다. 회전구동부(320)는 제2 카메라(20)를 요 축을 중심으로 회전시키는 모터와 같은 동력발생수단을 포함할 수 있으며, 수직방향으로 배치된 프레임(600)상에 고정된다. 회전구동부(320)는 구동 제어부(400)의 지시를 받아 제2 카메라(20)를 회전시켜 결과적으로는 제1 카메라(10)와 제2 카메라(20)의 주시각을 조절한다. 회전구동부(320)의 작용으로 제1 카메라(10) 뿐만 아니라 제2 카메라(20)를 동시에 회전시켜 주시각을 조정할 경우, 어느 하나의 카메라만 움직여 주시각을 조절했을 때보다 안정적인 주시각의 조절이 이루어져 좀더 사실적인 입체영상을 얻을 수 있다.

도 1에서는 후술하는 바와 같은 광축 정렬 방법이 적용될 수 있는 3D 카메라의 일 실시예를 나타내었으나 이에 한정되는 것은 아니며 직교식 3D 카메라 외에도 평행식 3D 카메라 등 어떤 형태의 3D 카메라도 후술하는 광축 정렬 방법이 적용될 수 있다.

도 2는 일 실시예에 따라 3D 카메라의 광축 정렬 방법의 흐름도이다. 본 실시예에 따른 3D 카메라의 광축 정렬 방법은 방송용 입체 영상을 생성하기 위해 2 대의 카메라를 연동하여 입체 영상을 생성하는 3D 카메라에 유용하게 적용될 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 아니하고 어떠한 형태의 3D카메라에 있어서도 본 실시예에 따른 광축 정렬 방법이 적용될 수 있음은 자명하다.

본 실시예에 따른 광축 정렬 방법은 이와 같은 3D 카메라와 연결되는 별도의 컴퓨터를 통해 수행될 수 있으며, 3D 카메라 내부에 포함되는 제어 컴퓨터 등을 통해 수행될 수도 있다. 도 2를 참조하여 3D카메라의 광축 정렬 방법을 설명한다. 먼저, 주어진 주밍(zooming) 값에 대해 제 1 카메라 및 제 2 카메라를 통해 표적 영상을 입력받는다(단계 100). 사용자는 3D카메라의 주밍조작부(530)를 통해 주밍(zooming)을 조작함으로써 어느 하나의 주밍값을 설정하고 제1 카메라와 제2 카메라를 통해 표적 영상을 촬영한다. 촬영된 양안의 표적 영상은 광축 정렬 방법을 수행하는 컴퓨터에 입력된다. 이때, 표적 영상은 체스판(Chessboard) 이미지와 같은 표준 이미지를 사용하나 이에 한정되지 아니한다.

그 다음, 제1 카메라와 제2 카메라에 의해 촬영되어 입력된 양 표적 영상의 광축이 틀어진 정도로부터 보정값을 산출하여 주밍값에 대한 보정값으로 저장한다(단계 200). 일반적으로 상용 카메라는 렌즈의 광학적, 기구적 특성의 불균일성으로 인해 특히 주밍(zooming) 시에 센서 표면의 서로 다른 영역에서 초점을 맞추게 된다. 이러한 광축의 불균일성으로 인해 주밍 정도에 따라 3D 카메라 시스템을 구성하는 두 카메라의 촬영 영상에 편차(deviation)가 생기게 된다. 이러한 편차는 일정한 위상차로 동일한 피사체를 촬영해야하는 두 카메라가 원래 촬영해야할 영상에서 약간씩 벗어난 부분을 촬영하게 되는 것을 의미한다. 따라서, 체스판 이미지와 같은 표준 이미지, 즉 표적 영상을 사용자에 의해 선택된 각 주밍값에 대해 촬영하여 양 표적 영상의 불일치를 측정함으로써 보정값을 산출할 수 있다.

좀 더 구체적으로, 오프셋 산출 단계(단계 200)는 양 표적 영상의 광축이 일치할 때까지 제1 카메라를 제어하여 그 광축의 불일치 정도를 계산하고 그 주밍값에 대한 보정값으로 산출할 수 있다. 제1 카메라를 요축 방향으로 평행 이동시키거나 피치축을 중심으로 회전시켜 양 표적 영상의 광축이 일치할 때까지 제1 카메라를 제어하고 그 값을 보정값으로 저장할 수 있다. 또한, 오프셋 산출단계(200)에서 각 주밍값에 대하여 포커스의 보정값을 더 산출하여 그 주밍값에 대한 보정값으로 저장할 수 있다. 이때, 요(yaw), 피치(pitch), 롤(roll) 축은 각 카메라를 기준으로 설정되는 좌표계이다.

주밍값에 따라 광축이 틀어지는 정도가 달라지기 때문에 모든 주밍값에 대해 보정값을 산출되어야 정확한 광축 정렬이 가능해진다. 따라서, 주밍값을 변경하면서 복수의 주밍값에 대해 영상입력 단계(단계 100) 및 오프셋 산출단계(단계 200)를 반복 수행하여 각 주밍값에 대한 산출된 보정값을 포함하는 보정값 테이블을 완성한다(단계 300). 한편, 보정값은 줌 인(Zoom In)할 때와 줌 아웃(Zoom Out)할 때 약간씩 달라질 수 있다. 즉, 같은 배율의 줌이라도 줌인을 하는 과정과 줌아웃을 하는 과정에서 정확히 같은 자리에 서지를 않기 때문에 광축이 틀어지는 정도도 달라질 수 있다. 따라서, 보정값 테이블을 완성하는 단계는 순차적으로 줌 인(Zoom In)하면서 각 주밍값에 대한 보정값을 생성하거나 순차적으로 줌 아웃(Zoom Out)하면서 각 주밍값에 대한 보정값을 생성하여 보정값 테이블로 생성할 수 있다. 이때, 생성되는 보정값은 3D 카메라의 모든 주밍 단계의 주밍값에 대해 생성될 수 있으나 이에 한정되지 아니하며 미리 선택된 몇 개의 주밍값에 대해서만 생성할 수 있다.

그리고, 완성된 보정값 테이블을 3D 카메라로 전송한다(단계 400). 3D 카메라는 수신한 각 주밍값에 대해 산출된 보정값을 저장하는 보정값 저장부(450)를 포함할 수 있다. 3D 카메라로 전송되는 보정값은 모든 주밍값에 대해 산출된 보정값을 테이블화하여 전송될 수 있으나 이에 한정되지 아니하고, 어느 하나의 주밍값에 대한 보정값이 산출될 때마다 3D 카메라로 전송하여 3D카메라에서 보정값에 대한 완성된 테이블 형식으로 저장할 수 있다. 3D 카메라는 사용자의 주밍 조작에 의해 어느 하나의 주밍값을 선택하여 3D 영상을 촬영하고자 할 때 그 주밍값에 대응되는 보정값을 이용하여 자동으로 주밍 제어 또는 포커싱 제어를 함으로써 정밀하고 입체감 있는 3D 영상을 생성할 수 있다. 한편, 본 실시예의 추가적인 양상에 따르면 생성된 보정값이 미리 선택된 몇 개의 주밍값에 대해서만 생성되어 있어 사용자에 의해 현재 선택된 주밍값에 대한 보정값이 없거나, 3D 카메라의 전자적 또는 기구적 오차에 의해 사용자에 의해 선택된 주밍값에 정확히 일치하는 지점에 줌이 서지 않는 경우에는 근처의 보정값을 통해 보간하여 보정값을 계산할 수 있다. 예를 들어, 현재 줌이 서 있는 지점에 가까운 좌우 지점의 보정값의 중간값을 이용하여 보정을 할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 전술한 광축 정렬 방법은 이를 실행시키기 위한 프로그램으로 제작되어 프로그램 기록매체에 저장될 수 있다. 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이브, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치, USB, SD 카드 등의 휴대용 저장 장치, 캐리어 웨이브(예: 인터넷을 통한 전송) 등을 포함하는 것으로 이는 예시에 불과하고 한정되지 아니한다. 또한, 컴퓨터라 함은 PC, 모바일 단말기 등 모든 정보 처리 장치를 포함할 수 있다.

도 3은 도 2의 실시예에 따른 광축 정렬 방법이 적용된 3D 카메라의 블록도이다. 도 3에 도시된 바와 같이 일 실시예에 따라 광축 정렬 방법이 적용된 카메라는 제1 카메라 구동부(200)와 제2 카메라 구동부(300) 및 구동제어부(400)를 포함한다. 구동제어부(400)는 제1 카메라 구동부(200)의 구동에 필요한 모터들(231,241,271,281)과 제2 카메라 구동부(300)의 구동에 필요한 모터(321)로 구동 신호를 출력한다.

본 실시예에 따르면, 한 쌍의 모터(231,241)는 제1 카메라(10)를 요(yaw) 축 방향으로 회전시키거나 피치(pitch) 축 방향으로 수평 이동시킬 수 있다. 또한, 한 쌍의 모터(271,281)는 제 1 카메라(10)를 피치 축 방향으로 회전시키거나 요 축 방향으로 수평 이동 즉, 승강시킬 수 있다. 또한, 모터(321)는 제 2 카메라(20)를 요 축을 중심으로 회전시킬 수 있다.

본 실시예의 추가적인 양상에 따르면, 각 카메라(10,20)에는 주밍 구동부(O1)와 포커싱 구동부(O2)가 설치될 수 있다. 한 쌍의 주밍/포커싱 구동부(O1,O2)는 제1 카메라(10) 및 제2 카메라(20)의 주밍 및 포커싱 조절 메카니즘에 부착되어 해당 카메라의 주밍과 포커싱을 조절한다. 상용화된 카메라의 제조사에서 공급되는 이 부품은 주밍/포커싱을 전기적인 신호에 의해 원격제어할 수 있도록 지원할 수 있다.

구동제어부(400)는 본 실시예의 다양한 양상에 대응하여 적절한 구동 신호를 출력할 수 있다. 구동제어부(400)는 개인용 컴퓨터 혹은 전용의 하드웨어로 구현될 수 있다. 주시각조작부(510), 광축간격조작부(520), 주밍조작부(530), 포커싱조작부(540)는 사용자의 조작 지시를 입력받는다. 이들은 노브(knob) 형태 혹은 바 형태의 인터페이스로 구현될 수 있다.

도 4는 도 3의 실시예에 따른 3D 카메라의 구동 제어부의 상세 블록도이다. 도 4에 도시된 바와 같이 광축 정렬 방법이 적용된 3D 카메라의 구동제어부(400)는 보정값저장부(450)를 포함할 수 있다. 보정값저장부(450)는 전술한 실시예에 따른 광축 정렬 방법에 의해 산출된 각 주밍값에 대응하는 보정값을 저장하고 있다. 이때, 보정값은 각 주밍값에 대응한 광축 보정값과 포커싱 보정값을 포함할 수 있다. 본 실시예에 따른 보정값은 전술한 바와 같이 3D 카메라의 주밍값을 변경해가면서 복수의 주밍값에 대해 산출된 것으로서, 어느 하나의 주밍(zooming) 값에 대해 제 1 카메라 및 제 2 카메라를 통해 촬영된 표적 영상을 입력받고, 입력된 표적 영상의 광축이 틀어진 정도로부터 보정값을 산출하여 주밍값에 대한 보정값으로 저장된 것일 수 있다.

구동제어부(450)는 보정값저장부(450)에 저장된 보정값에 따라 광축 정렬을 수행하기 위한 각종 구동 제어 신호를 생성한다. 좀 더 상세하게 본 실시예에 따른 구동제어부(450)는 주밍제어부(430)를 더 포함할 수 있다.

주밍제어부(430)는 사용자의 주밍조작부(530)의 조작에 대응하여 주밍 제어신호를 생성하여 주밍구동부(O1)를 구동한다. 주밍구동부(O1)는 카메라의 렌즈 모듈에 부착 고정되어 모터에 의해 주밍 조절 노브를 정역으로 회전시켜 주밍을 전기적인 구동 신호에 의해 원격 제어할 수 있도록 지원되는 것이다. 한편, 주밍제어부(430)는 보정값저장부(450)에서 사용자의 주밍 조작에 의해 선택된 어느 하나의 주밍값에 대응하는 보정값을 읽어 주밍 제어 신호를 생성할 수 있다. 주밍제어부(450) 사용자가 주밍조작부(530)를 조작하여 어느 하나의 주밍값을 선택하면 그 주밍값에 대응하는 보정값이 존재하는지를 보정값저장부(450)에서 읽는다. 그 주밍값에 대한 보정값이 존재하면 그 주밍값에 대한 오프셋 보정을 하기 위한 제어신호를 생성한다.

구동제어부(400)는 주밍제어부(430)의 주밍 제어 신호에 따라 제1 카메라를 회전 또는 이동하여 보정값에 대응하는 광축 정렬을 수행하도록 제1 카메라구동부(200)에 구동 제어 신호를 출력한다.

제1 카메라 구동부(200)는 구동제어부(400)의 구동 제어 신호에 따라 제1 카메라(10)를 회전 또는 이동하여 광축 정렬을 수행한다. 제1 카메라 구동부(200)는 구동제어부(400)의 구동 제어 신호에 따라 한 쌍의 모터(271, 281)를 구동하여 제1 카메라(10)를 요축 방향으로 평행 이동시키거나 피치축을 중심으로 회전시켜 광축 정렬을 수행한다. 또한, 제1 카메라 구동부(200)는 한 쌍의 모터(231, 241)를 구동하여 제1 카메라를 피치축 방향으로 평행이동시키거나 요축을 중심으로 회전시켜 광축 정렬을 수행할 수 있다.

본 실시예의 추가적인 양상에 따르면, 구동제어부(400)는 포커싱제어부(440)를 더 포함할 수 있다. 보정값 저장부(450)에 저장된 보정값은 각 주밍값에 대하여 포커싱을 보정하기 위한 보정값을 더 포함할 수 있다. 포커싱제어부(440)는 사용자가 포커싱조작부(540)를 통해 포커싱 조작을 하면 포커싱구동부(미도시)를 구동한다. 한편, 포커싱조작부(540)는 사용자에 의해 선택된 현재 주밍값에 대해 보정값 저장부(450)에 저장된 포커싱의 보정값이 존재하는지를 읽어 존재하는 경우 그 보정값에 따라 포커싱을 보정하도록 제어신호를 생성한다.

본 실시예의 추가적인 양상에 따르면, 구동제어부(400)는 주시각제어부(410)와 광축간격제어부(420)를 더 포함할 수 있다. 주시각 제어부(410)는 주시각 조작부(510)의 조작 신호에 응답하여 모터들(231, 241)을 구동하여 제 1 카메라(10)를 그 요 축에 대해 회전시키고, 모터(321)를 구동하여 제 2 카메라(20)를 그 요 축에 대해 회전시키되, 제1 카메라(10)와 반대 방향으로 회전시켜 컨버젼스(convergence), 즉 주시각을 조절한다. 광축간격 제어부(420)는 광축간격 조작부(520)의 조작 신호에 응답하여 모터들(231, 241)을 구동하여 제 1 카메라(10)를 그 피치 축 방향으로 평행이동시켜, 제 1 카메라(10)와 제 2 카메라(20)의 간격인 광축 간격을 조절한다.

도 5는 도 3의 다른 실시예에 따른 3D 카메라의 구동 제어를 설명하기 위한 블록도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 구동 제어부(400)는 주시각 조작부(510)와 광축간격 조작부(520)와, 이 주시각 조작부(510) 및 광축간격 조작부(520)와 직렬 인터페이스, 예를 들면 RS-232 혹은 USB 인터페이스로 연결되며, 그들로부터 입력된 조작신호들 및 컴퓨터의 사용자 인터페이스로부터 입력된 주밍 및 포커싱 제어 신호에 따라 제1 카메라 구동부(200), 제2 카메라 구동부(300), 주밍/포커싱 구동부(O1, O2)에 구동신호를 출력하는 제어컴퓨터(460)를 포함할 수 있다.

본 실시예의 일 양상에 따르면, 광축간격 조작부(520)는 노브(knob) 형태를 취할 수 있으며 사용자의 조작 정도를 전기적인 신호로 감지하는 로터리 엔코더와 그 감지된 전기적인 신호를 제어 컴퓨터(460)로 전송하는 직렬 인터페이스로 구성될 수 있다. 또한, 주시각 조작부(510)는 노브(knob) 형태를 취할 수 있으며 사용자의 조작 정도를 전기적인 신호로 감지하는 로터리 엔코더와 그 감지된 전기적인 신호를 제어 컴퓨터(460)로 전송하는 직렬 인터페이스로 구성될 수 있다. 본 실시예의 다른 양상에 따르면, 주시각 조작부(510)는 광축간격 조작부(520)의 직렬 인터페이스로부터 수신한 광축간격 구동 신호와, 자체에서 생성된 주시각 구동 신호를 다중화하여 직렬 인터페이스를 통해 제어 컴퓨터(460)로 전송하는 다중화부를 더 포함할 수 있다.

본 실시예의 또 다른 양상에 따르면, 구동 제어부(400)는 주밍 조작부(530), 포커싱 조작부(540) 및 선택부(470)를 더 포함할 수 있다. 선택부(470)는 주밍 조작부(530)로부터의 주밍 구동 신호와 제어 컴퓨터(460)로부터의 주밍 구동 신호 중 하나와, 포커싱 조작부(540)로부터의 구동 신호와 제어 컴퓨터(460)로부터의 포커싱 구동 신호 중 하나를 주밍/포커싱 구동부(O1, O2)로 출력한다. 주밍 조작부(530)는 노브(knob) 형태를 취할 수 있으며 사용자의 조작 정도를 전기적인 신호로 감지하는 로터리 엔코더와 그 감지된 전기적인 신호를 외부로 전송하는 직렬 인터페이스로 구성될 수 있다. 또한, 포커싱 조작부(540)는 노브(knob) 형태를 취할 수 있으며, 사용자의 조작 정도를 전기적인 신호로 감지하는 로터리 엔코더와 그 감지된 전기적인 신호를 외부로 전송하는 직렬 인터페이스로 구성될 수 있다.

본 실시예의 추가적인 양상에 따르면, 포커싱 조작부(540)는 주밍 조작부(530)의 직렬 인터페이스로부터 수신한 주밍 구동 신호와, 자체에서 생성된 포커싱 구동 신호를 다중화하여 직렬 인터페이스를 통해 제어 컴퓨터(460)로 전송하는 다중화부를 더 포함할 수 있다.

주밍 조작부(530) 및 포커싱 조작부(540)의 출력이 선택부(470)의 일 입력에 공급된다. 제어 컴퓨터(460)는 주밍, 포커싱, 광축간격, 주시각을 통합적으로 제어할 수 있는 소프트웨어로 구현된 제어 패널을 지원할 수 있다. 컴퓨터 화면상에서 그래픽으로 표시된 주밍, 포커싱, 광축간격, 주시각 조절 바를 마우스로 움직여서 사용자는 주밍, 포커싱, 광축간격, 주시각을 조절할 수 있다. 컴퓨터의 직렬 인터페이스 카드에서 출력되는 주밍, 포커싱, 광축간격, 주시각의 구동 신호들이 선택부(470)의 타 입력에 공급될 수 있다. 선택부(470)은 두 입력단에 공급된 신호들 중 하나를 출력한다. 출력 신호의 선택은 사용자가 조작하는 선택부(470)에 구비된 스위치의 조작에 따라 이루어질 수도 있고, 두 입력 중 활성화된 하나의 입력을 출력할 수 있다. 이때, 제어 컴퓨터(460)는 주밍조작부(530) 및 포커싱조작부(540)의 출력값들을 수신하여 화면에 표시되는 주밍 및 포커싱 조절 바의 위치에 반영할 수 있다. 이에 따라 물리적인 조작부들과 소프트웨어적인 그래픽 인터페이스 간의 동기화된 조정이 가능하다.

본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10 : 제1카메라 20 : 제2카메라
200 : 제1카메라 구동부 300 : 제2카메라 구동부
400 : 구동 제어부 410 : 주시각제어부
420 : 광축간격제어부 430 : 주밍제어부
440 : 포커싱제어부 450 : 보정값저장부

Claims (10)

1. 주시각 및 광축 간격이 조절 가능하게 설치된 제1 카메라와, 제2 카메라를 포함하는 3D 카메라의 광축을 정렬하기 위한 광축 정렬 방법에 있어서, 상기 광축정렬 방법은,
   주어진 주밍(zooming) 값에 대해 제 1 카메라 및 제 2 카메라를 통해 표적 영상을 입력받는 영상입력 단계;
   상기 입력된 표적 영상의 광축이 틀어진 정도로부터 보정값을 산출하여 상기 주밍 값에 대한 보정값으로 저장하는 오프셋 산출단계;
   상기 영상입력 단계 및 오프셋 산출단계를 주밍값을 변경하면서 복수의 주밍 값에 대해 반복하여 각 주밍 값에 대한 보정값을 포함하는 보정값 테이블을 완성하는 단계; 및
   상기 완성된 보정값 테이블을 3D 카메라로 전송하는 단계;를 포함하는 3D 카메라의 광축 정렬 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 오프셋 산출단계는,
   양 표적 영상의 광축이 일치할 때까지 상기 제1 카메라를 제어하여 그 광축의 불일치 정도를 계산하고 상기 주밍값에 대한 보정값으로 산출하는 것을 특징으로 하는 3D카메라의 광축 정렬 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 보정값 테이블을 완성하는 단계는,
   순차적으로 줌 인(Zoom In)하면서 상기 주밍값을 변경하거나, 순차적으로 줌 아웃(Zoom Out)을 하면서 상기 주밍값을 변경하는 것을 특징으로 하는 3D 카메라의 광축 정렬 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 오프셋 산출단계는,
   상기 주밍값에 대하여 포커스의 보정값을 산출하여 상기 주밍값에 대한 보정값으로 더 저장하는 것을 특징으로 하는 3D카메라의 광축 정렬 방법.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항의 광축 정렬 방법을 실행시키기 위한 프로그램이 기록된 기록매체.
6. 주시각 및 광축 간격이 조절 가능하게 설치된 제1 카메라와, 제2 카메라를 포함하는 3D 카메라에 있어서, 상기 3D 카메라는,
   각 주밍값에 대한 보정값을 저장하고 있는 보정값 저장부를 포함하고, 상기 보정값 저장부에 저장된 보정값에 따라 광축 정렬을 수행하기 위한 구동 제어 신호를 생성하는 구동제어부; 및
   상기 구동제어부의 구동 제어 신호에 따라 제1 카메라를 작동하여 광축 정렬을 수행하는 제1 카메라 구동부;를 포함하는 광축 정렬이 가능한 3D 카메라.
7. 제6항에 있어서, 상기 3D 카메라는,
   전방의 영상을 후방으로 투과시키거나 직각 방향으로 반사시키는 하프미러; 및
   상기 제1카메라와 직교하도록 배치되어, 상기 하프미러에서 반사된 영상을 획득하는 제2카메라가 장착되며, 장착된 제2카메라를 요(yaw) 축에 대해 회전시키는 제2카메라 구동부;를 더 포함하고,
   상기 제1 카메라 구동부는,
   상기 하프미러의 후방에 배치되어 하프미러를 투과한 영상을 획득하는 제1카메라가 장착되며, 장착된 제1카메라를 요(yaw) 축, 피치(pitch) 축에 대해 회전시키거나 그 축들을 따라 수평 이동시키는 것을 특징으로 하는 광축 정렬이 가능한 3D 카메라.
8. 제6항에 있어서, 상기 보정값은,
   3D 카메라의 주밍값을 변경해가면서 복수의 주밍값에 대해 산출된 것으로서, 어느 하나의 주밍(zooming) 값에 대해 제 1 카메라 및 제 2 카메라를 통해 촬영된 표적 영상을 입력받고, 상기 입력된 표적 영상의 광축이 틀어진 정도로부터 보정값을 산출하여 상기 주밍값에 대한 보정값으로 저장된 것임을 특징으로 하는 광축 정렬이 가능한 3D 카메라.
9. 제6항에 있어서, 상기 구동제어부는,
   상기 보정값 저장부에서 사용자의 주밍 조작에 의해 선택된 어느 하나의 주밍값에 대응하는 보정값을 읽어 주밍 제어 신호를 생성하는 주밍제어부;를 더 포함하고,
   상기 주밍 제어 신호에 따라 제1 카메라를 회전 또는 이동하여 보정값에 대응하는 광축 정렬을 수행하도록 제1 카메라 구동부에 구동 제어 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 광축 정렬이 가능한 3D 카메라.
10. 제6항에 있어서, 상기 보정값은,
    각 주밍값 별로 포커스(focus)에 대한 보정값을 포함하고 있는 것을 특징으로 하고,
    상기 구동제어부는,
    상기 보정값 저장부에서 사용자의 주밍 조작에 의해 선택된 어느 하나의 주밍값에 대응하는 포커스(focus)에 대한 보정값을 읽어 포커싱(focusing) 제어 신호를 생성하는 포커싱제어부;를 더 포함하는 광축 정렬이 가능한 3D 카메라.
    

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