KR20040049045A

KR20040049045A - 듀얼 프리즘 및 이를 채용한 듀얼 카메라

Info

Publication number: KR20040049045A
Application number: KR1020020076220A
Authority: KR
Inventors: 김용욱; 박범철
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2002-12-03
Filing date: 2002-12-03
Publication date: 2004-06-11

Abstract

입사면과 제1출사면을 구비하는 제1프리즘과, 제2출사면을 구비하는 제2프리즘을 포함하며, 제1 및 제2프리즘은 입사면과 제2출사면에 대해 각각 기울어진 경사면이 서로 맞대어지게 배치되어, 경사면이 광을 분기시키는 분기면으로 사용되며, 입사면과 분기면이 이루는 각도는 45°미만인 것을 특징으로 하는 듀얼 프리즘 및 이러한 듀얼 프리즘, 하나의 렌즈 광학계 및 2개의 고체촬상소자를 구비하는 것을 특징으로 하는 듀얼 카메라가 개시되어 있다.

개시된, 광을 두 갈래로 나눠줄 수 있는 간단한 구조의 듀얼 프리즘을 듀얼 카메라에 적용하면, 2개의 고체촬상소자 예컨대, 정지 영상용 고체촬상소자 및 동영상용 고체촬상소자에 동일한 물체 상을 동시에 결상시키는 것이 가능하므로, 원하는 동영상 영상을 촬영할 수 있다. 따라서, 컴팩트한 구조이고, 정지 영상 및 동영상을 동시 촬영 가능한 디지털 카메라 기능을 겸비한 캠코더를 실현할 수 있다.

Description

듀얼 프리즘 및 이를 채용한 듀얼 카메라{Dual prism and dual camera employing it}

본 발명은 빛을 두 갈래로 나눠주는 듀얼프리즘 및 이를 채용하여 2개의 고체촬상소자로 영상을 촬영하도록 된 듀얼 카메라에 관한 것이다.

요즈음에는 비디오 촬영을 위한 카메라 일명, 캠코더(camcorder)가 널리 보급되어 캠코더만 지닌 상태에서 원하는 장면을 촬영하는 경우가 많아졌다.

그러나, 캠코더에 의해 촬영된 영상은 비디오 카세트 레코더(VCR:Video Cassette Recorder) 또는 캠코더를 이용하여 재생시키면서 텔레비전과 같은 디스플레이장치로 동영상을 시청하여야 하므로, 원하는 장면만 선택하여 보기 어려운 문제점이 있다.

이러한 점을 고려하여 근래의 캠코더는 동영상 촬영용 고체촬상소자를 이용하여 정지 영상까지 촬영하는 방식을 채택한다. 하지만, 이 경우에는 정지 영상의 해상도가 떨어지는 문제점이 있어, 디지털 카메라(DSC:Digital Still Camera)와 같은 별도의 정지 영상 촬영용 카메라를 이용하는 경우에 비해 질이 떨어지는 문제점이 있다.

동영상 촬영용 고체촬상소자를 이용하여 정지 영상을 촬영하는 대신에 캠코더에 2개의 줌 렌즈 시스템, 동영상 촬영용 고체촬상소자 및 정지 영상 촬영용 고체촬상소자를 구비하는 구조로 캠코더를 구성할 수도 있는데, 이 경우에는, 2개의 줌 렌즈 시스템을 구비하므로, 제작 비용 상승 및 제품의 부피 증가 문제가 있어 상용화에 한계가 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 개선하기 위하여 안출된 것으로, 광을 두 갈래로 나눠줄 수 있는 간단한 구조의 듀얼 프리즘 및 이를 채용하여 2개의 촬상소자로 원하는 영상을 촬영하도록 된 듀얼 카메라를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 듀얼 프리즘을 개략적으로 보인 도면,

도 2는 듀얼 프리즘을 채용한 본 발명에 따른 듀얼 카메라의 일 실시예를 보인 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1...듀얼 프리즘 3,5...제1 및 제2프리즘

3a...입사면 3b,5a...제1 및 제2출사면

10...렌즈 광학계 11...프론트 렌즈

13...줌 렌즈 15...릴레이 렌즈

17...포커스 렌즈 21,25...제1 및 제2고체촬상소자

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 듀얼 프리즘은, 입사면과 제1출사면을 구비하는 제1프리즘과; 제2출사면을 구비하는 제2프리즘;을 포함하며, 상기 제1 및 제2프리즘은 입사면과 상기 제2출사면에 대해 각각 기울어진 경사면이 서로 맞대어지게 배치되어, 상기 경사면이 광을 분기시키는 분기면으로 사용되며, 상기 입사면과 분기면이 이루는 각도는 45°미만인 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 입사면과 분기면이 이루는 각도를 θ1이라 할 때, 상기 각도 θ1은 하기의 식1을 만족하는 것이 바람직하다.

<식1>

23.3° ≤θ1 ≤25.8°

상기 입사면과 상기 제1출사면이 이루는 각도를 θ2라 할 때, 상기 각도 θ2는 하기의 식 2를 만족하는 것이 바람직하다.

<식2>

65.3° ≤ θ2 ≤ 67.8°

상기 제1 및 제2프리즘은 각각 직각 삼각형 구조인 것이 바람직하다.

상기 목적을 달성하기 위한 듀얼 카메라는, 하나의 렌즈 광학계와; 상기 렌즈 광학계를 통하여 입사된 광을 두 갈래로 나눠주기 위하여, 입사면과 제1출사면을 구비하는 제1프리즘과, 제2출사면을 구비하는 제2프리즘을 포함하며, 상기 제1 및 제2프리즘은 입사면과 상기 제2출사면에 대해 각각 기울어진 경사면이 서로 맞대어지게 배치되어, 상기 경사면이 광을 분기시키는 분기면으로 사용되며, 상기 입사면과 분기면이 이루는 각도가 45°미만인 듀얼 프리즘과; 상기 듀얼 프리즘의제1 및 제2출사면에 각각 마주하여 배치되는 제1 및 제2고체촬상소자;를 구비하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 제1 및 제2고체촬상소자 중 어느 하나는 동영상 촬영용 고체촬상소자이고, 다른 하나는 정지 영상 촬영용 고체촬상소자인 것이 바람직하다.

또한, 상기 렌즈 광학계는 줌 렌즈 시스템인 것이 바람직하다.

구체적으로, 상기 렌즈 광학계는, 물체측으로부터 물체의 정보를 전달받는 3매의 프론트 렌즈와; 변배 작용을 하는 3매의 줌렌즈와; 광을 전달해주는 2매의 릴레이 렌즈와; 제1 및 제2고체촬상소자 상면에 결상 작용을 하는 2매의 포커스 렌즈;를 포함하여 구성될 수 있다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명에 따른 듀얼 프리즘 및 이를 채용한 듀얼 카메라의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 듀얼 프리즘을 개략적으로 보인 도면이다.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 듀얼 프리즘(1)은 제1 및 제2프리즘(3)(5)을 포함한다. 상기 제1프리즘(3)은 입사면(3a)과 제1출사면(3b)을 구비하며, 상기 제2프리즘(5)은 제2출사면(5a)을 구비한다. 상기 제1 및 제2프리즘(3)(5)은 입사면(3a)과 제2출사면(5a)에 대해 각각 기울어진 경사면이 서로 맞대어지게 배치되어 있으며, 그 경사면이 광을 분기시키는 분기면(1a)으로서 역할을 한다.

상기 입사면(3a)과 분기면(1a)이 이루는 각도는 45°미만이고, 상기 입사면(3a)과 제2출사면(5a)은 서로 대략 평행한 것이 바람직하다.

상기 입사면(3a)을 통하여 입사된 광이 적정 비율로 분기되고, 분기면(1a)에서 반사된 광이 상기 입사면(3a)에서 내부 전반사된 다음 제1출사면(3b)쪽으로 진행되도록, 상기 입사면(3a)과 분기면(1a)이 이루는 각도를 θ1이라 할 때, 상기 각도 θ1은 수학식 1을 만족하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 분기면(1a)에서 반사되고 상기 입사면(3a)에서 내부 전반사 된 광이 제1출사면(3b)에 대략 수직으로 입사될 수 있도록, 상기 입사면(3a)과 제1출사면(3b)이 이루는 각도를 θ2이라 할 때, 상기 각도 θ2는 수학식 2를 만족하는 것이 바람직하다.

제1 및 제2프리즘(3)(5)이 상기 수학식 1 및 2의 각도 조건을 만족하는 경우, 제1 및 제2출사면(3b)(5a)을 통한 광 출사율(제1 및 제2출사면(3b)(5a)에서의 광 투과율)을 최대화할 수 있으며, 상기 제1 및 제2프리즘(3)(5)은 각각 대략 직각 삼각형 구조를 이룬다. 제1 및 제2프리즘(3)(5)이 수학식 1 및 2의 각도 조건을 만족하는 경우, 광 출사율이 최대화될 수 있는 이유는, 광이 제1 및 제2출사면(3b)(5a)에 대략 수직으로 입사되기 때문이다.

한편, 상기 제1 및 제2프리즘(3)(5)을 상기한 각도 조건에 부가하여 적정 두께 및 크기를 가지도록 설계하면, 입사면(3a)을 통해 입사된 광 중, 분기면(1a)에서 반사되고 제1출사면(3b)을 통해 출사될 때까지의 광경로 길이와 분기면(1a)을투과하고 제2출사면(5a)을 통해 출사될 때까지의 광경로 길이가 대략 서로 동일하여 광이 광경로 오차없이 정확히 두 갈래로 분기되거나, 원하는 광경로 길이 차이를 가지도록 할 수 있다. 여기서, 광경로 길이가 동일하면, 본 발명에 따른 듀얼 프리즘(1)을 후술하는 듀얼 카메라에 채용시, 두 개의 고체촬상소자(도 2의 21, 25)에는 동일한 크기의 동일한 물체상이 결상된다. 또한, 광경로 길이가 차이가 나면, 두 개의 고체촬상소자(21)(25)에 결상되는 물체 상에는 시간차가 존재하게 된다.

상기와 같은 듀얼 프리즘(1)은, 입사면(3a)을 통해 전달된 물체 상을 동일하게 두 개로 나누어 제1 및 제2출사면(3b)(5a)을 통해 출사시킬 수 있다. 따라서, 상기 듀얼 프리즘(1)을 이용하면, 하나의 물체 상을 동일한 2개의 물체 상으로 전달할 수 있다.

도 2는 본 발명에 따른 듀얼 카메라의 일 실시예를 보인 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 듀얼 카메라는 하나의 렌즈 광학계(10)와, 상기 렌즈 광학계(10)를 통하여 입사된 광을 두 갈래로 나눠주기 위한 듀얼 프리즘(1)과, 상기 듀얼 프리즘(1)의 제1 및 제2출사면(3b)(5a)에 각각 마주하여 배치되는 제1 및 제2고체촬상소자(21)(25)를 포함하여 구성된다. 상기 듀얼 프리즘(1)은 도 1을 참조로 앞서 설명한 바와 같으므로, 여기서는 반복되는 설명을 생략한다.

상기 렌즈 광학계(10)로는, 캠코더에 사용되는 줌 렌즈 시스템을 구비하는 것이 바람직하다.

예를 들어, 상기 렌즈 광학계(10)는, 도 2에 도시된 바와 같이 물체측으로부터 물체의 정보를 전달받아 대물렌즈로서 기능을 하는 3매의 프론트 렌즈(11)와, 변배 작용(zooming)을 해주는 3매의 줌렌즈(13)와, 광을 전달해주며 광을 평행하게 만들어주는 2매의 릴레이 렌즈(15)와, 물체상을 제1 및 제2고체촬상소자(21)(25) 상면에 결상시키는 작용을 하는 2매의 포커스 렌즈(17)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 제1 및 제2고체촬상소자(21)(25) 중 어느 하나로는 동영상 촬영용 고체촬상소자를 구비하고, 다른 하나로는 정지 영상 촬영용 고체촬상소자를 구비할 수 있다.

예를 들어, 상기 제1고체촬상소자(21)로는 디지털 카메라용 고체촬상소자를 구비하고, 상기 제2고체촬상소자(25)로는 캠코더용 고체촬상소자를 구비할 수 있다. 이와 같이, 상기 제1 및 제2고체촬상소자(21)(25)로 캠코더용 고체촬상소자와 디지털 카메라용 고체촬상소자를 구비하는 경우, 본 발명에 따른 듀얼 카메라는 디지털 카메라 기능을 겸비한 캠코더가 된다.

이때, 하나의 렌즈 광학계(10)만을 구비하며, 간단한 구조의 듀얼 프리즘(1)을 구비하여 동일한 물체 상이 두 개의 고체촬상소자(21)(25)에서 촬영될 수 있도록 되어 있으므로, 동영상과 정지 영상을 동시에 촬영하는 것이 가능하며, 전체 시스템이 간단하고, 제조 단가를 최소화할 수 있으며, 부피 또한 컴팩트한 이점이 있다.

상기한 바와 같은 본 발명에 따르면, 광을 두 갈래로 나눠줄 수 있는 간단한 구조의 듀얼 프리즘을 듀얼 카메라에 적용하면, 2개의 고체촬상소자 예컨대, 정지 영상용 고체촬상소자 및 동영상용 고체촬상소자에 동일한 물체 상을 동시에 결상시키는 것이 가능하므로, 원하는 동영상 영상을 촬영할 수 있다.

따라서, 본 발명에 따르면 컴팩트한 구조이고, 정지 영상 및 동영상을 동시 촬영 가능한 디지털 카메라 기능을 겸비한 캠코더를 실현할 수 있다.

Claims

입사면과 제1출사면을 구비하는 제1프리즘과; 제2출사면을 구비하는 제2프리즘;을 포함하며, 상기 제1 및 제2프리즘은 입사면과 상기 제2출사면에 대해 각각 기울어진 경사면이 서로 맞대어지게 배치되어, 상기 경사면이 광을 분기시키는 분기면으로 사용되며, 상기 입사면과 분기면이 이루는 각도는 45°미만인 것을 특징으로 하는 듀얼 프리즘.
제1항에 있어서, 상기 입사면과 분기면이 이루는 각도를 θ1이라 할 때, 상기 각도 θ1은 하기의 식1을 만족하는 것을 특징으로 하는 듀얼 프리즘.

<식1>

23.3° ≤θ1 ≤25.8°
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 입사면과 상기 제1출사면이 이루는 각도를θ2라 할 때, 상기 각도 θ2는 하기의 식 2를 만족하는 것을 특징으로 하는 듀얼 프리즘.

<식2>

65.3° ≤ θ2 ≤ 67.8°
제3항에 있어서, 상기 제1 및 제2프리즘은 각각 직각 삼각형 구조인 것을 특징으로 하는 듀얼 프리즘.
하나의 렌즈 광학계와;

상기 렌즈 광학계를 통하여 입사된 광을 두 갈래로 나눠주기 위하여, 입사면과 제1출사면을 구비하는 제1프리즘과, 제2출사면을 구비하는 제2프리즘을 포함하며, 상기 제1 및 제2프리즘은 입사면과 상기 제2출사면에 대해 각각 기울어진 경사면이 서로 맞대어지게 배치되어, 상기 경사면이 광을 분기시키는 분기면으로 사용되며, 상기 입사면과 분기면이 이루는 각도가 45°미만인 듀얼 프리즘과;

상기 듀얼 프리즘의 제1 및 제2출사면에 각각 마주하여 배치되는 제1 및 제2고체촬상소자;를 구비하는 것을 특징으로 하는 듀얼 카메라.
제5항에 있어서, 상기 제1 및 제2고체촬상소자 중 어느 하나는 동영상 촬영용 고체촬상소자이고, 다른 하나는 정지 영상 촬영용 고체촬상소자인 것을 특징으로 하는 듀얼 카메라.
제6항에 있어서, 상기 렌즈 광학계는 줌 렌즈 시스템인 것을 특징으로 하는 듀얼 카메라.
제5항에 있어서, 상기 렌즈 광학계는 줌 렌즈 시스템인 것을 특징으로 하는 듀얼 카메라.
제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 렌즈 광학계는,

물체측으로부터 물체의 정보를 전달받는 3매의 프론트 렌즈와;

변배 작용을 하는 3매의 줌렌즈와;

광을 전달해주는 2매의 릴레이 렌즈와;

제1 및 제2고체촬상소자 상면에 결상 작용을 하는 2매의 포커스 렌즈;를 포함하는 것을 특징으로 하는 듀얼 카메라.
제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 입사면과 분기면이 이루는 각도를 θ1이라 할 때, 상기 각도 θ1은 하기의 식1을 만족하는 것을 특징으로 하는 듀얼 카메라.

<식1>

23.3° ≤θ1 ≤25.8°
제10항에 있어서, 상기 입사면과 상기 제1출사면이 이루는 각도를 θ2라 할 때, 상기 각도 θ2는 하기의 식 2를 만족하는 것을 특징으로 하는 듀얼 카메라.

<식2>

65.3° ≤ θ2 ≤ 67.8°
제11항에 있어서, 상기 제1 및 제2프리즘은 각각 직각 삼각형 구조인 것을 특징으로 하는 듀얼 카메라.