KR101140945B1 - 입체 영상 촬영을 위한 입체경 어댑터 및 그를 포함하는 입체 영상 촬영 장치 - Google Patents

입체 영상 촬영을 위한 입체경 어댑터 및 그를 포함하는 입체 영상 촬영 장치 Download PDF

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Abstract

입체경 어댑터, 및 그를 포함하는 입체 촬영 장치가 개시된다. 상기 입체경 어댑터는 입체경 어댑터의 외부틀을 형성하는 하우징; 일정한 굴절율을 가지는 투명판재와 상기 투명판재를 지지하는 투명판재틀을 포함하는 투명 판재부; 상기 투명 판재를 횡축을 기준으로 회전시켜 입사광이 지나는 광경로의 두께를 변화시켜 양안 사이의 최대 양안시차를 조절하는 제1회동장치; 및 상기 투명 판재를 종축을 기준으로 회전시켜 입사광의 광경로를 변화시켜 양안 시차를 조절하여 좌, 우 영상간의 시차를 갖는 영상을 순차적으로 획득하기 위한 제2회동장치를 포함하며, 상기 제2회동 장치는 카메라 본체에 포함된 CCD(Charge Coupled Device)로부터 출력되는 수직 주파수에 동기화되어 제어신호를 출력하는 드라이버; 및 상기 드라이버로부터 수신되는 제어신호에 동기화되어 상기 투명판재를 회전시키기 위한 모터를 포함한다.

Description

입체 영상 촬영을 위한 입체경 어댑터 및 그를 포함하는 입체 영상 촬영 장치{Stereoscope adapter for generating stereoscopic image and stereoscopic image apparatus}
본 발명은 입체영상 촬영을 위한 입체경 어댑터 및 그를 포함하는 입체 영상 촬영장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 휴대가 용이하고 탈부착이 가능하며 대상물의 거리에 무관하게 별도의 부품 교체 없이도 입체 영상을 얻을 수 있는 입체 영상 촬영을 위한 입체경 어댑터 및 그를 포함하는 입체 영상 촬영 장치에 관한 것이다.
3D 영상분야는 근래에 3D의 영화의 등장으로 일반인들에게 조차 그 관심이 크게 늘어나고 있다. 그러나, 비단 영화에서뿐만 아니라 내시경 등의 의료용 장치에서 그 쓰임이 점차 확대되고 있다.
따라서, 입체 영상을 얻기 위한 다양한 입체 촬영장치들에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 대한민국 공개특허 2000-0015158, 공개특허 1999-0085766, 등록 특허 10-0761438은 종래의 입체 촬영장치들에 대에 기술하고 있다.
그러나 종래의 일반적인 입체 촬영장치들은 대상물의 거리와 사용자의 양안의 시차에 따라 그 시야각을 조절하는데 어려움이 있거나, 입사되는 좌안과 우안의 영상에 색수차가 발생하는 문제가 있었다.
도 1은 기존 단일 촬상장치 기반의 3D 입체 촬영장치를 나타내는 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 투명판재를 나타내는 도면이다. 상기 입체 영상 촬영 장치는 대물렌즈군(23), 릴레이 렌즈군(21), 및 접안 렌즈군(22)이 연속적으로 배치된 프로브(20), 프로브를 통해서 입사되는 영상을 확대하는 배율렌즈군(41), 영상을 감지하는 카메라 렌즈군(42), 투명판재(30), 및 CCD부(43)를 포함한다.
상기 입체 영상 촬영 장치(30)는 굴절부(31a)와 통과부(31b)를 포함하는 투명판제(30)를 이용하여 CCD부(43)로부터 수신되는 수직주파수에 동기화되어 상기 굴절부(31a)와 통과부(31b)를 통과하는 시점이 다른 2개의 영상을 촬영하여 입체 영상을 구현하게 된다.
그런데, 도 1에 도시된 종래의 입체영상 촬영 장치는 상기 굴절부(31a)와 통과부(31b)를 통과하는 영상 사이에 광 특성(예컨대, 색수차)의 차이가 발생하게 된다. 또한, 상기 투명판재(30)는 상기 입체 영상 촬영 장치에 통합되어 제작됨으로써, 사용자가 용이하게 탈부착이 불가능하여 이동성 및 휴대성에 제한이 발생하게 되고, 3차원 입체 촬영에 국한된 목적에 사용해야하는 제약이 있었다.
따라서, 각기 다른 매질을 통하여 입사되는 광특성의 차이가 발생하지 않는 영상을 얻을 수 있고, 입체 촬영장치에 손쉽게 탈부착이 가능하고, 입체 촬영뿐만 아니라 일반적인 2차원적인 촬영도 가능한 입체 촬영 어댑터 및 그를 포함하는 입체 촬영 장치가 요구된다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 단일 매질을 사용한 투명판재를 이용하여 광특성이 변하지 않는 영상을 얻을 수 있는 입체 영상 촬영 어댑터 및 그를 포함하는 입체 영상 촬영 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는 사용자가 손쉽게 탈부착이 가능하고 개인의 양안 시차에 따라 시점을 변경할 수 있는 입체 영상 어댑터 및 그를 포함하는 입체 영상 촬영 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는 3차원의 입체 촬영뿐만 아니라 2차원의 일반적인 영상 촬영도 가능한 입체 영상 촬영 어댑터 및 그를 포함하는 입체 영상 촬영 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 입체경 어댑터는 입체경 어댑터의 외부틀을 형성하는 하우징; 일정한 굴절율을 가지는 투명판재와 상기 투명판재를 지지하는 투명판재틀을 포함하는 투명 판재부; 상기 투명 판재를 횡축을 기준으로 회전시켜 입사광이 지나는 광경로의 두께를 변화시켜 양안 사이의 최대 양안시차를 조절하는 제1회동장치; 및 상기 투명 판재를 종축을 기준으로 회전시켜 입사광의 광경로를 변화시켜 양안 시차를 조절하여 좌, 우 영상간의 시차를 갖는 좌, 우 영상을 순차적으로 출력시키기 위한 제2회동장치를 포함하며, 상기 제2회동 장치는 상기 투명판재부를 종축을 기준으로 회전시키기 위한 모터; 및 카메라 본체에 포함된 CCD(Charge Coupled Device)로부터 출력되는 수직 주파수에 동기화되어 상기 모터를 구동하기 위한 제어신호를 출력하는 드라이버를 포함한다.
상기 제1회동장치는 상기 투명판재에 고정된 횡축고정대; 및 상기 투명판재를 회전시키기 위한 회전손잡이를 포함하며, 상기 횡축 고정대와 상기 회전 손잡이는 탈부착이 가능하다.
상기 제2회동장치는 상기 투명판재틀의 종축에 고정되고, 상기 모터로부터 전달되는 회전력을 상기 투명판재틀로 전달하여 상기 투명판재부를 종축을 기준으로 회전시키는 종축 고정대; 및 상기 종축 고정대를 지지하기 위한 종축 고정대 지지대를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 입체경 어댑터는 입체경 어댑터의 외부틀을 형성하는 하우징; 일정한 굴절율을 가지는 투명판재, 및 상기 투명판재를 지지하는 투명판재틀을 포함하는 투명 판재부; 및 상기 투명 판재를 종축을 기준으로 회전시켜 입사광의 광경로를 변화시켜 좌, 우 영상간의 시차를 갖는 좌, 우 영상을 출력시키고, 횡축을 기준으로 회전시켜 입사광의 광경로를 변화시켜 양안 시차를 변화시키기 위한 회동장치를 포함하며, 상기 회동 장치는 상기 투명판재에 접속된 종축 고정대; 상기 종축 고정대를 지지하기 위한 종축 고정대 지지대; 카메라 본체에 포함된 CCD(Charge Coupled Device)로부터 출력되는 수직 주파수에 동기화되어 제어신호를 출력하는 드라이버; 상기 제어신호에 동기화되어 일정한 주기를 갖는 회전력을 발생하여 상기 투명판재를 종축을 기준으로 회전시키기 위한 모터; 및 상기 종축 고정대 지지대에 접속되어 상기 투명판재를 횡축을 기준으로 회전시키기 위한 횡축 손잡이를 포함한다.
상기 종축 고정대 지지대는 일단이 상기 하우징의 외부로 돌출되고, 상기 돌출된 부분에 상기 회전 손잡이가 접속된다. 상기 회전 손잡이는 사용자의 수동조작에 의하여 회전한다.
본 발명의 실시예에 따른 입체 촬영 장치는 다수의 렌즈로 구성된 렌즈군, 종축, 및 횡축으로 회전 가능한 투명판재부를 포함하며, 수직 주파수에 기초하여 일정한 주기를 가지고 회전하는 상기 투명판재부의 동작에 기초하여 상기 렌즈군을 통하여 입사되는 영상의 광의 경로 및 양안 시차를 변화시켜 좌안 영상과 우안 영상을 주기적으로 출력하는 입체경 어댑터; 및 수직 주파수를 출력하고 상기 수직 주파수에 응답하여 상기 입체경 어댑터로부터 주기적으로 출력되는 좌안 영상과 우안 영상을 순차적으로 획득하는 CCD(Charge Coupled Device)를 포함하는 카메라 본체를 포함한다.
상기 입체경 어댑터는 입체경 어댑터의 외부틀을 형성하는 하우징; 일정한 굴절율을 가지는 투명판재와 상기 투명판재를 지지하는 투명판재틀을 포함하는 투명 판재부; 상기 투명 판재를 횡축을 기준으로 회전시켜 입사광이 지나는 광경로의 두께를 변화시켜 양안 사이의 최대 양안시차를 조절하는 제1회동장치; 및 상기 투명 판재를 종축을 기준으로 회전시켜 입사광의 광경로를 변화시켜 양안 시차를 조절하여 좌, 우 영상간의 시차를 갖는 좌, 우 영상을 순차적으로 획득하기 위한 제2회동장치를 포함하며, 상기 제2회동장치는 카메라 본체에 포함된 CCD(Charge Coupled Device)로부터 출력되는 수직 주파수에 동기화되어 제어신호를 출력하는 드라이버; 및 상기 드라이버로부터 수신되는 제어신호에 동기화되어 상기 투명판재를 회전시키기 위한 모터를 포함한다.
상기 제1회동장치는 상기 투명판재에 고정된 횡축고정대; 및 상기 투명판재를 회전시키기 위한 회전손잡이를 포함하며, 상기 횡축 고정대와 상기 회전 손잡이는 탈부착이 가능하다.
상기 제2회동장치는 상기 투명판재틀의 종축에 고정되고, 상기 모터로부터 전달되는 회전력을 상기 투명판재틀로 전달하여 상기 투명판재부를 종축을 기준으로 회전시키는 종축 고정대; 및 상기 종축 고정대를 지지하기 위한 종축 고정대 지지대를 포함한다.
상기 입체경 어댑터는 입체경 어댑터의 외부틀을 형성하는 하우징; 일정한 굴절율을 가지는 투명판재, 및 상기 투명판재를 지지하는 투명판재틀을 포함하는 투명 판재부; 및 상기 투명 판재를 종축을 기준으로 회전시켜 입사광의 광경로를 변화시켜 좌, 우 영상간의 시차를 갖는 좌, 우 영상을 출력시키고, 횡축을 기준으로 회전시켜 입사광의 광경로를 변화시켜 양안 시차를 변화시키기 위한 회동장치를 포함하며, 상기 회동 장치는 상기 투명판재에 접속된 종축 고정대; 상기 종축 고정대를 지지하기 위한 종축 고정대 지지대; 카메라 본체에 포함된 CCD(Charge Coupled Device)로부터 출력되는 수직 주파수에 동기화되어 제어신호를 출력하는 드라이버; 상기 제어신호에 동기화되어 일정한 주기를 갖는 회전력을 발생하여 상기 투명판재를 종축을 기준으로 회전시키기 위한 모터; 및 상기 종축 고정대 지지대에 접속되어 상기 투명판재를 횡축을 기준으로 회전시키기 위한 횡축 손잡이를 포함한다.
상기 종축 고정대 지지대는 일단이 상기 하우징의 외부로 돌출되고, 상기 돌출된 부분에 상기 회전 손잡이가 접속된다.
본 발명에 따른 입체경 어댑터, 및 그를 포함하는 입체 영상 촬영 장치는 광특성이 변하지 않는 영상을 얻을 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 입체경 어댑터, 및 그를 포함하는 입체 영상 촬영 장치는 사용자가 손쉽게 탈부착이 가능하고 개인의 양안 시차에 따라 시점을 변경할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 입체경 어댑터, 및 그를 포함하는 입체 영상 촬영 장치는 3차원의 입체 촬영뿐만 아니라 2차원의 일반적인 영상 촬영도 가능한 효과가 있다.
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 종래의 단일 촬상 장치 기반의 입체 영상 촬영 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 투명판재를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 입체 영상 촬영 장치를 나타내는 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 입체경 어댑터의 실시예를 나타내는 도면이다.
도 5는 도 4에 도시된 입체경 어댑터의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 3에 도시된 입체경 어댑터의 다른 실시예를 나타내는 도면이다.
도 7은 사람이 입체적으로 사물을 인식하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 투명 판재를 횡축을 기준으로 회전 시의 최대 양안시차의 변화 즉, 궁극적으로 투명판재의 두께가 변화하는 효과를 나타내는 도면이다
도 9는 투명판재를 종축을 기준으로 회전시의 양안 시차의 변화를 나타내는 도면이다.
도 10은 종축과 횡축을 기준으로 한 회전각 변화에 따른 광경로, 최대 양안시차, 및 입체 촬영이 가능한 거리를 나타내는 표를 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명에 따른 입체경 어댑터를 이용하여 촬영한 영상을 나타내는 도면이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 입체 영상 촬영 장치를 나타내는 도면이다.도 3을 참조하면, 상기 입체 영상 촬영 장치(10)는 다수의 카메라 렌즈를 포함하는 렌즈부(100), 입체경 어댑터(200), 및 CCD(Charge Coupled Device)를 포함하는 카메라 본체(300)를 포함한다.
상기 렌즈부(100)는 대상물에 근접하게 위치하여 쵤영 대상물의 영상이 입사된다. 상기 렌즈부(100)는 상기 렌즈부의 선단에 위치하는 대물렌즈군(110), 및 상기 렌즈부의 후미에 위치하는 접안렌즈군(120)을 포함하여 구성된다. 상기 렌즈부(100)를 통하여 입사되는 상을 수렴시켜 입사동점(0)을 형성시킨다.
상기 입체경 어댑터(200)는 상기 렌즈부(100)로부터 출력되는 영상이 수렴되어 입사동점(0)이 형성되고, 확산되는 영상의 광 경로를 변화시키고 상기 카메라 본체(300)에 포함되는 CCD(Charge Coupled Device, 310)로부터 출력되는 수직 주파수에 기초하여 좌안과 우안의 영상을 순차적으로 획득한다.
상기 카메라 본체(300)는 CCD(Charge Coupled Device, 310)를 포함하고, 상기 CCD(Charge Coupled Device, 310)로부터 출력되는 수직주파수에 기초하여 상기 입체경 어댑터(200)로부터 출력되는 좌안의 영상과 우안의 영상을 합성하여 입체영상을 출력한다.
이하, 도면을 참조하여 상기 입체경 어댑터(200)의 구조 및 기능을 상세히 설명하고자 한다.
도 4는 도 3에 도시된 입체경 어댑터의 실시예를 나타내는 도면이고, 도 5는 도 3에 도시된 입체경 어댑터의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 4와 도 5를 참조하면, 상기 입체경 어댑터(200)는 하우징(210), 투명판재부(220), 제1회동장치(230), 및 제2회동장치(240)을 포함한다.
상기 하우징(210)은 상기 입체경 어댑터(200)의 외부 틀을 형성하고, 내부에 투명판재부(220), 제1회동장치(230), 및 제2회동장치(240)가 위치한다.
상기 투명판재부(220)는 일정한 굴절률을 가지는 투명판재(221)와 상기 투명판재를 지지하기 위한 투명판재틀(222)을 포함한다.
상기 투명판재부(220)는 상기 제1회동장치(230), 및 상기 제2회동장치(240)와 접속되어 상기 제1회동장치(230), 및 상기 제2회동장치(240)의 동작에 기초하여 종축을 기준으로 일정한 각도와 주기로 회전하여 좌안의 영상과 우안의 영상을 일정한 주기로 번갈아 가면서 상기 카메라 본체(300)로 출력한다. 본 발명의 실시예에서는 상기 투명판재(221)는 빛의 파장이 633nm일 때 굴절률이 1.49인 매질로 구현된 투명판재를 예를 들어 설명하나, 이에 한정된 것은 아니다.
상기 제1회동장치(230)는 상기 투명판재부(220)에 접속되어 고정되는 횡축고정대(231), 및 상기 투명판재부(220)를 횡축을 기준으로 회전시키기 위한 횡축손잡이(232)를 포함한다. 상기 제1회동장치(230)는 사용자의 수동조작에 의하여 횡축을 기준으로 회전시켜 상기 투명판재부(220)의 각도를 조절한다. 즉, 투명판재틀(222)은 고정되고 투명판재(221)만이 회전한다. 이때, 상기 횡축 고정대(231)와 상기 횡축 손잡이(232)와 탈부착이 가능하도록 구현되어 각도 조절시에만 부착하여 상기 입체경 어댑터(200)의 외부로 돌출되는 부분을 이용하여 사용자가 손쉽게 조작할 수 있도록 하고, 사용하지 않을 경우에는 탈착하여 상기 제2회동장치(240)가 동작할 때 입체경 어댑터의 틀에 걸리지 않도록 한다.
상기 제2회동장치(240)는 상기 투명판재부(220)의 종축에 고정되는 종축고정대(241), 상기 투명판재부(220)를 종축을 기준으로 회전시키기 위한 모터(242), 및 카메라 본체(300)에 구비되는 CCD(Charge Coupled Device, 310)로부터 출력되는 수직 주파수에 기초하여 상기 모터(242)를 구동하기 위한 제어신호를 출력하는 드라이버(243)를 포함한다.
상기 모터(242)와 상기 드라이버(243)은 상기 제2회동장치(240)와 분리되어 별도의 제어장치로 구현될 수 있다.
상기 종축고정대(241)는 상기 투명판재부(220)의 투명판재틀(222) 종축에 접속하여 고정되고, 상기 모터(242)로부터 전달되는 회전력을 상기 투명판재틀(221)로 전달한다.
즉, 상기 투명판재(221)를 횡축을 기준으로 회전할 경우에는 상기 투명판재틀(222)은 고정되고 상기 투명판재(221)만 회전시킴으로써 횡축을 기준으로 회전시키고, 상기 투명판재(221)를 종축을 기준으로 회전시킬 경우에는 상기 투명판재(221)는 고정되고 상기 투명판재틀(222) 전체가 회전함으로써 상기 투명판재(221)를 종축을 기준으로 회전시키게 된다.
도 6은 도 3에 도시된 입체경 어댑터의 다른 실시예를 나타내는 도면이다. 도 6을 참조하면, 상기 입체경 어댑터(200)는 하우징(210), 투명판재부(220), 및 회동장치(250)를 포함한다.
상기 하우징(210)은 상기 입체경 어댑터(200)의 외부 틀을 형성하고, 내부에 투명판재부(220), 및 회동장치(250)가 위치한다.
상기 투명판재부(220)는 일정한 굴절률을 가지는 투명판재(221)와 상기 투명판재를 지지하기 위한 투명판재틀(222)을 포함한다.
상기 투명판재부(220)는 상기 회동장치(250)와 접속되어 상기 회동장치(250), 동작에 기초하여 종축을 기준으로 일정한 각도와 주기로 회전하여 좌안의 영상과 우안의 영상을 일정한 주기로 번갈아 가면서 상기 카메라 본체(300)로 출력한다. 본 발명의 실시예에서는 상기 투명판재(240)는 빛의 파장이 633nm일 때 굴절률이 1.49인 매질로 구현된 투명판재를 예를 들어 설명하나, 이에 한정된 것은 아니다.
상기 회동장치(250)는 종축 고정대(251), 종축 고정대 지지대(252), 모터(253), 드라이버(254), 및 횡축 손잡이(255)를 포함한다.
상기 종축고정대(251)는 상기 투명판재부(220)의 투명판재틀(222)에는 접속되지 않고 투명판재(221) 종축에 직접 접속하여 고정되고, 상기 모터(242)로부터 전달되는 회전력을 상기 투명판재(221)로 전달한다.
상기 종축 고정대 지지대(252)는 상기 종축 고정대(251)을 지지하여 투명판재부(220)가 하우징(210) 내부에 위치하도록 지지한다. 또한, 상기 종축 고정대 지지대(252)의 일단은 상기 하우징(210) 외부로 돌출되어 횡축 손잡이(255)와 접속된다.
상기 모터(253)는 수신되는 제어신호에 응답하여 상기 종축 고정대(251)를 회전시켜 상기 투명판재(221)를 회전시킨다.
상기 드라이버(254)는 카메라 본체(300)에 구비되는 CCD(Charge Coupled Device, 310)로부터 출력되는 수직 주파수에 기초하여 상기 모터(253)를 구동하기 위한 제어신호를 출력한다. 상기 모터(253)와 상기 드라이버(254)는 상기 회동장치(240)와 분리되어 별도의 제어장치로 구현될 수 있다.
상기 횡축 손잡이(255)는 하우징(210) 외부로 돌출된 상기 종축 고정대 지지대(252)에 접속되어 사용자의 수동 조작에 의하여 발생되는 회전력을 상기 종축 고정대 지지대(252) 전달한다. 즉, 상기 횡축 손잡이(255)를 회전시켜 상기 종축 고정대 지지대(252)를 회전시키고 종축고정대(251)를 통하여 연결된 투명판재틀(221)을 회전시킨다.
도 7은 사람이 입체적으로 사물을 인식하는 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 7을 참조하면, 일반적으로 사람들마다 개인의 차이가 있지만 사람들의 양안 사이의 거리는 대략 65mm 정도 떨어져 있고, 일반적으로 사람이 눈의 피로감 없이 사물을 입체적으로 인식하기 위해서는 사람의 양안 사이의 거리(d)가 눈과 사물과의 거리(D)에 약 1/10배 정도가 될 때 가장 편하게 사물을 입체적으로 인식하게 된다.
그런데, 사람의 양안 사이의 거리(d)는 개인에 따라 그 거리가 차이가 있고, 또한 대상물의 거리에 따라 사람이 인식하는데 있어서 많은 차이가 있다.
도 8은 투명 판재를 횡축을 기준으로 회전 시의 최대 양안시차의 변화 즉, 궁극적으로 투명판재의 두께가 변화하는 효과를 나타내는 도면이다. 도 4 내지 도 8을 참조하면, 상기 투명 판재(221)를 횡축을 기준으로 θi1°만큼 회전하게 되면 광이 통과하는 투명판재의 두께는 'd(10mm)'에서 'd1'로 변하게 되는 효과를 얻을 수 있다.
즉, 도 8의 (a)에 도시된 바와 같이 종축을 기준으로 한 회전각을 0°로 고정하고 횡축각을 기준으로 한 회전각도도 0°라고 할 때의 광이 통과하는 투명판재의 두께 'd1'은 투명 판재의 두께가 10mm라고 할 경우 10mm가 된다. 또한, 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이 횡축을 기준으로 한 회전각을 40°로 변화시킬 경우 상기 투명 판재(221)의 광이 지나는 투명판재(221)의 두께는 <수학식 1>에 기초하여 11.08mm가 된다.
Figure 112010021735609-pat00001
즉, 횡축을 기준으로 한 회전각을 0°에서 40°까지 변화시킬 경우 광이 지나는 투명판재의 두께는 10mm에서 11.08mm로 변하게 되어 동일 투명판재에서 가질 수 있는 최대 양안시차 거리가 변하게 된다.
상기 양안 시차는 사물의 거리에 따라 눈의 피로감 없이 사물을 입체적으로 인식하기 위한 좌, 우 양안 사이의 거리를 나타낸다. 최대 양안시차는 가장 멀리 있는 사물을 입체적으로 인식하기 위한 좌, 우 양안 사아이의 최대 거리를 나타낸다. 즉, 상기 양안 시차가 작을 수록 더 가까운 곳의 사물을 입체적으로 인식할 수 있고, 상기 양안 시차가 커질 수 록 더 멀리 있는 곳의 사물을 입체적으로 인식할 수 있다. 좀더 상세히 설명하면, 횡축을 기준으로 한 회전은 투명판재를 지나는 광경로의 두께를 변화시킴으로 인해서 궁극적으로 다양한 두께의 투명판재를 모사할 수 있다. 즉, 다양한 두께의 투명판재를 모사함으로써 다양한 최대양안시차값을 갖을 수 있고, 그로 인해서 범용적인 working distance(D)를 아우를 수 있는 영상장치 구현이 가능하다. 도 10에 도시된 바와 같이, 횡축을 기준으로 한 변화가 0°인 경우 입체영상 획득이 가능한 거리(D)의 값은 83.19mm로 제한이 되지만 45°인 경우에는 94.51mm까지 확장이 가능하다. 이때, 횡축을 기준으로 한 회전으로 인해 투명판재의 단면적이 감소하였기 때문에 영상획득이 가능한 ROI(region of interest)는 그만큼 감소하게 되지만, 결국, 영상획득 목적에 따라 횡축의 값을 적절히 조절할 수 있는 범용성의 효과를 얻을 수 있다. 이와 비교하여 종축을 기준으로 한 회전은 고정된 최대 양안시차내에서(즉, 고정된 최대 working distance(D)내에서) 적절한 3차원 효과를 얻기위해 양안시차를 조절하는 역할을 하게 된다.
도 9는 투명판재를 종축을 기준으로 회전시의 양안 시차의 변화를 나타내는 도면이다. 도 4 내지 도 9를 참조하며, 상기 투명판재가 종측을 기준으로 θi1°만큼 회전하게 되면 양안 시차의 거리가 'd2'로 변화되는 효과를 얻을 수 있다.
예컨대, 도 9의 (a)에 도시된 바와 종축을 기준으로 한 회전각을 40°회전할 경우 <수학식2>에 기초하여 'd2'는 2.76mm로 변하게 된다. 결국, 도 6을 참조하여 설명한 바와 같이 약, 27.6mm의 거리에 있는 대상물의 입체 촬영이 가능해진다.
Figure 112010021735609-pat00002
또한, 도 9의 (b)에 도시된 바와 같이 종축을 기준으로 한 회전각을 70°로 회전할 경우 <수학식 3>에 기초하여 'd2'는 6.62mm로 변하게 된다. 결국, 도 6을 참조하여 설명한 바와 같이 약 66.2mm의 거리에 있는 대상물의 입체 촬영이 가능해진다.
Figure 112010021735609-pat00003
따라서, 도 7과 도 8을 예시하여 설명한 바와 같이 횡축을 기준으로 한 회전각과 종축을 기준으로 한 회전각을 대상물의 위치에 따라 적절히 조절하여 투명판재의 교체 없이도 종축을 기준으로한 회전각을 변경함으로써 대상물의 거리에 관계없이 입체 촬영이 가능해진다.
상기 횡축을 기준으로 한 회전각은 0°에서 40°사이가 바람직하고, 상기 종축을 기준으로 한 회전각은 -40°에서 +40°사이가 바람직하다.
도 10은 종축과 횡축을 기준으로 한 회전각 변화에 따른 광경로, 최대 양안시차, 및 입체 촬영이 가능한 거리를 나타내는 표를 나타낸 도면이다.
도 4 내지 도 10을 참조하면, 상기 투명판재(221)의 횡축을 기준으로 한 회전각을 0°에서 45°까지 일정한 간격의 각도로 변화시켜 측정했을 때, 광경로 변화(즉, 광이 통과하는 투명매질의 두께변화)는 10mm에서 11.361mm까지 점차적으로 커지게 된다. 예컨대, 상기 투명판재(221)의 종축을 기준으로 한 회전각을 80°라 할때, 양안 사이의 간격은 8.319mm에서 9.451mm까지 변하게 된다. 결국, 입체 영상 촬영이 가능한 대상물과의 거리는 83.19mm에서 94.51mm로 증가함을 볼 수 있다.
결국, 도 10에 도시된 바와 같이 횡축을 기준으로 한 변화 각을 0°에서 45°까지 변화하고, 종축을 기준으로 한 변화각을 0°에서 80°까지(특, -40°~+40°) 변화시킬 때, 최대의 양안 사이의 간격은 0mm에서 9.451mm까지 변화될 수 있고, 입체 영상 촬영이 가능한 대상물과의 거리도 0mm에서 94.51mm까지 변화될 수 있음을 보여준다. 이 때, 횡축, 및 종축을 기준으로 한 변화각을 크게함으로써 범용성이 넓은 장치를 구현할 수 있으나 변화각이 커질수록 광이 통과하는 투명매질의 단면적이 작아져 영상의 ROI(Region of interest)가 작아지고 광의 전반사 현상이 발생할 우려가 있다. 따라서, 상기 횡축을 기준으로 한 회전각은 0°에서 40°, 종축을 기준으로 한 회전각은 -40°~+40°까지 변화하도록 구현하는 것이 바람직하나, 사용되는 투명매질의 종류에 따라 달라질 수 있다.
도 11은 본 발명에 따른 입체경 어댑터를 이용하여 촬영한 영상을 나타내는 도면이다. 도 11a는 횡축각을 0°로 고정하고 종축각을 0°와 40°로 변화 시켰을 때의 입체 영상을 나타낸다. 도 11b는 횡축각을 0°로 고정하고 종축각을 0°와 -40°로 변화시킬때의 입체 영상을 나타낸다. 도11c는 횡축각을 0°로 고정하고 종축각을 -40°와 +40°로 변화시켰을 때 얻을 수 있는 입체 영상을 나타낸다. 즉, 도 11a 내지 11c에서 보듯이 종축각을 다양하게 변화시킴으로 대상물의 거리에 따라 입체 영상을 얻을 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100 : 렌즈부 200 : 어댑터
300 : 카메라 본체 210 : 하우징
220 : 투명 판재부 221 : 투명 판재
222 : 투명 판재틀 230 : 제1회동장치
240 : 제2회동장치 250 : 회동장치

Claims (12)

  1. 입체 촬영 장치에 구비되는 입체경 어댑터에 있어서,
    입체경 어댑터의 외부틀을 형성하는 하우징;
    일정한 굴절율을 가지는 투명판재와 상기 투명판재를 지지하는 투명판재틀을 포함하는 투명 판재부;
    상기 투명 판재를 횡축을 기준으로 회전시켜 입사광이 지나는 광경로의 두께를 변화시켜 양안 사이의 최대 양안시차를 조절하는 제1회동장치; 및
    상기 투명 판재를 종축을 기준으로 회전시켜 입사광의 광경로를 변화시켜 양안 시차를 조절하여, 좌, 우 영상간의 시차를 갖는 좌, 우 영상을 순차적으로 출력시키기 위한 제2회동장치를 포함하며,
    상기 제2회동 장치는,
    상기 투명판재부를 종축을 기준으로 회전시키기 위한 모터; 및
    카메라 본체에 포함된 CCD(Charge Coupled Device)로부터 출력되는 수직 주파수에 동기화되어 상기 모터를 구동하기 위한 제어신호를 출력하는 드라이버를 포함하는 입체경 어댑터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1회동장치는,
    상기 투명판재에 고정된 횡축고정대; 및
    상기 투명판재를 회전시키기 위한 회전손잡이를 포함하며,
    상기 횡축 고정대와 상기 회전 손잡이는 탈부착이 가능한 입체경 어댑터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2회동장치는,
    상기 투명판재틀의 종축에 고정되고, 상기 모터로부터 전달되는 회전력을 상기 투명판재틀로 전달하여 상기 투명판재부를 종축을 기준으로 회전시키는 종축 고정대; 및
    상기 종축 고정대를 지지하기 위한 종축 고정대 지지대를 포함하는 입체경 어댑터.
  4. 입체 촬영 장치에 구비되는 입체경 어댑터에 있어서,
    입체경 어댑터의 외부틀을 형성하는 하우징;
    일정한 굴절율을 가지는 투명판재, 및 상기 투명판재를 지지하는 투명판재틀을 포함하는 투명 판재부; 및
    상기 투명 판재를 종축을 기준으로 회전시켜 입사광의 광경로를 변화시켜 좌, 우 영상간의 시차를 갖는 좌, 우 영상을 출력시키고, 횡축을 기준으로 회전시켜 입사광의 광경로를 변화시켜 양안 시차를 변화시키기 위한 회동장치를 포함하며,
    상기 회동 장치는,
    상기 투명판재에 접속된 종축 고정대;
    상기 종축 고정대를 지지하기 위한 종축 고정대 지지대;
    카메라 본체에 포함된 CCD(Charge Coupled Device)로부터 출력되는 수직 주파수에 동기화되어 제어신호를 출력하는 드라이버;
    상기 제어신호에 동기화되어 일정한 주기를 갖는 회전력을 발생하여 상기 투명판재를 종축을 기준으로 회전시키기 위한 모터; 및
    상기 종축 고정대 지지대에 접속되어 상기 투명판재를 횡축을 기준으로 회전시키기 위한 횡축 손잡이를 포함하는 입체경 어댑터.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 종축 고정대 지지대는,
    일단이 상기 하우징의 외부로 돌출되고, 상기 돌출된 부분에 상기 회전 손잡이가 접속되는 입체경 어댑터.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 회전 손잡이는,
    사용자의 수동조작에 의하여 회전하는 입체경 어댑터.
  7. 다수의 렌즈로 구성된 렌즈군,
    종축, 및 횡축으로 회전 가능한 투명판재부를 포함하며, 수직 주파수에 기초하여 일정한 주기를 가지고 회전하는 상기 투명판재부의 동작에 기초하여 상기 렌즈군을 통하여 입사되는 영상의 광의 경로 및 양안 시차를 변화시켜 좌안 영상과 우안 영상을 주기적으로 출력하는 입체경 어댑터; 및
    수직 주파수를 출력하고 상기 수직 주파수에 응답하여 상기 입체경 어댑터로부터 주기적으로 출력되는 좌안 영상과 우안 영상을 순차적으로 획득하는 CCD(Charge Coupled Device)를 포함하는 카메라 본체를 포함하는 입체 영상 촬영 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 입체경 어댑터는,
    입체경 어댑터의 외부틀을 형성하는 하우징;
    일정한 굴절율을 가지는 투명판재와 상기 투명판재를 지지하는 투명판재틀을 포함하는 투명 판재부;
    상기 투명 판재를 횡축을 기준으로 회전시켜 입사광이 지나는 광경로의 두께를 변화시켜 양안 사이의 최대 양안시차를 조절하는 제1회동장치; 및
    상기 투명 판재를 종축을 기준으로 회전시켜 입사광의 광경로를 변화시켜 양안 시차를 조절하여 좌, 우 영상간의 시차를 갖는 좌, 우 영상을 순차적으로 획득하기 위한 제2회동장치를 포함하며,
    상기 제2회동 장치는,
    카메라 본체에 포함된 CCD(Charge Coupled Device)로부터 출력되는 수직 주파수에 동기화되어 제어신호를 출력하는 드라이버; 및
    상기 드라이버로부터 수신되는 제어신호에 동기화되어 상기 투명판재를 회전시키기 위한 모터를 포함하는 입체 영상 촬영 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1회동장치는,
    상기 투명판재에 고정된 횡축고정대; 및
    상기 투명판재를 회전시키기 위한 회전손잡이를 포함하며,
    상기 횡축 고정대와 상기 회전 손잡이는 탈부착이 가능한 입체경 영상 촬영 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제2회동장치는,
    상기 투명판재틀의 종축에 고정되고, 상기 모터로부터 전달되는 회전력을 상기 투명판재틀로 전달하여 상기 투명판재부를 종축을 기준으로 회전시키는 종축 고정대; 및
    상기 종축 고정대를 지지하기 위한 종축 고정대 지지대를 포함하는 입체 영상 촬영 장치.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 입체경 어댑터는,
    입체경 어댑터의 외부틀을 형성하는 하우징;
    일정한 굴절율을 가지는 투명판재, 및 상기 투명판재를 지지하는 투명판재틀을 포함하는 투명 판재부; 및
    상기 투명 판재를 종축을 기준으로 회전시켜 입사광의 광경로를 변화시켜 좌, 우 영상간의 시차를 갖는 좌, 우 영상을 출력시키고, 횡축을 기준으로 회전시켜 입사광의 광경로를 변화시켜 양안 시차를 변화시키기 위한 회동장치를 포함하며,
    상기 회동 장치는,
    상기 투명판재에 접속된 종축 고정대;
    상기 종축 고정대를 지지하기 위한 종축 고정대 지지대;
    카메라 본체에 포함된 CCD(Charge Coupled Device)로부터 출력되는 수직 주파수에 동기화되어 제어신호를 출력하는 드라이버;
    상기 제어신호에 동기화되어 일정한 주기를 갖는 회전력을 발생하여 상기 투명판재를 종축을 기준으로 회전시키기 위한 모터; 및
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  12. 제11항에 있어서,
    상기 종축 고정대 지지대는 일단이 상기 하우징의 외부로 돌출되고, 상기 돌출된 부분에 상기 회전 손잡이가 접속되는 입체 영상 촬영 장치.
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