KR101488768B1

KR101488768B1 - 블랙박스 카메라의 렌즈 구조체

Info

Publication number: KR101488768B1
Application number: KR20130055946A
Authority: KR
Inventors: 김형근
Original assignee: (주)에이치엠티
Priority date: 2013-05-16
Filing date: 2013-05-16
Publication date: 2015-02-04
Also published as: KR20140135527A

Abstract

본 발명은 블랙박스 카메라의 렌즈 구조에 관한 것이고, 구체적으로 다수 개의 렌즈의 거리 및 각각의 렌즈의 구경을 조절하는 것에 의하여 성능이 향상될 수 있도록 하여 차량과 같은 곳에 장착될 수 있도록 하는 블랙박스 카메라의 렌즈 구조에 관한 것이다. 블랙박스 카메라의 렌즈 구조는 외부 광이 유입되는 입사 면에 비하여 상대적으로 작은 곡률 반지름을 가지는 집광 면을 가지는 제1 메니스커스렌즈(11); 제1 메니스커스렌즈(11)의 광이 입사되는 제2 렌즈(12); 제2 렌즈(12)의 광이 입사되고 제1 메니스커스렌즈(11)의 입사면의 곡률 반지름에 비하여 작은 곡률 반지름은 가지는 발산 면을 가지는 제3 오목 렌즈(13); 및 볼록 렌즈와 오목 렌즈로 이루어진 복합 렌즈가 되고 제3 오목 렌즈(13)로부터 유도된 광의 초점을 센서에 형성하는 제4 복합 렌즈(14)로 이루어진다.

Description

블랙박스 카메라의 렌즈 구조체{LENS STRUCTURE FOR CAMERA OF BLACK BOX}

본 발명은 블랙박스 카메라의 렌즈 구조체에 관한 것이고, 구체적으로 다수 개의 렌즈의 거리 및 각각의 렌즈의 구경을 조절하는 것에 의하여 성능이 향상될 수 있도록 하여 차량과 같은 곳에 장착될 수 있도록 하는 블랙박스 카메라의 렌즈 구조체에 관한 것이다.

블랙박스는 비행기에 장착되어 사고 원인을 밝혀내는 장치를 말한다. 또한 차량용 블랙박스는 사건 데이터 기록 장치(Event Data Recorder)라고 불리는 차량 내부의 룸미러 또는 대시 보드 위에 설치되어 차량 전방의 영상을 촬영하여 동영상으로 기록하는 카메라를 가진 장치를 말한다. 차량용 블랙박스는 사고 검출 및 분석 기능을 가지며, 구체적으로 일정 기간의 차량 운행 기록, 사고 전후 일정 시간의 영상, 음성 데이터와 속도, GPS 및 자이로 센서를 이용한 궤도 데이터, 조향 각도 또는 브레이크, 가속 장치, 엔진 RPM, 전조등 작동 여부와 같은 자동차의 운행 기록을 저장한다. 발전된 형태의 블랙박스는 사고가 발생되면 무선 네트워크를 통하여 응급 신호를 송출하는 기능을 가질 수 있다.

차량용 블랙박스에서 요구되는 주요 기술은 사고 탐지 기술, 데이터 저장 기술 및 데이터 분석 기술이 있다. 사고 탐지 기술은 일반적으로 운전석 또는 조수석 에어백을 위한 전방 충돌 센서 또는 측면 충돌 센서와 같은 장치를 이용하고, 데이터 저장 기술은 영상 데이터 또는 차량 운행 데이터를 플래시 메모리, SRAM 또는 DRAM과 같은 저장 매체에 압축된 형태로 저장하는 기술이 사용된다. 그리고 데이터 분석기술은 저장된 영상의 재생 또는 애니메이션 형태의 복원을 위하여 분석 소프트웨어를 이용하여 행해진다. 이러한 기술의 구현을 위하여 차량용 블랙박스는 정보 수신 장치, 정보 처리 장치, 정보 저장 장치 및 외부 출력 장치로 이루어질 수 있고 정보 수신 장치로 GPS, 카메라 또는 차량 운행과 관련된 장치가 이용될 수 있다.

차량용 블랙박스를 위한 카메라는 차량의 룸 미러 또는 대시 보드에 설치되어 외부 영상 정보를 수신하기 위하여 사용될 수 있다. 그리고 카메라로부터 얻어지는 영상 정보는 카메라의 렌즈 성능 및 영상 처리 기술 수준에 의하여 특성이 좌우될 수 있다. 예를 들어 카메라 렌즈의 성능에 의하여 다양한 외부 환경의 변화에 관계없이 정확한 영상 정보가 얻어질 수 있다.

차량용 블랙박스와 관련된 선행기술로 특허공개번호 제2009-0115969호 ‘멀티화각 카메라를 탑재한 차량용 블랙박스’가 있다. 상기 선행기술은 다수 개의 광각 렌즈를 사용하는 멀티화각 카메라를 가진 블랙박스에 관련된 것으로 차량 외부의 영상을 촬영하는 촬영부와; 촬영부가 촬영한 영상을 저장하는 메모리부와; 상기 촬영부 및 메모리부의 작동을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 촬영부는 광각렌즈가 사용된 제1 카메라와, 협각 렌즈가 사용된 제2 카메라를 포함하고, 상기 제1 카메라와 제2 카메라는 동일한 지점을 동시에 촬영함으로써 동일한 지점에 대하여 상기 제1 카메라에 의해 넓은 시야의 영상 및 상기 제2 카메라에 의해 좁은 시야의 영상을 획득할 수 있어, 상기 제1 카메라에 의해 얻은 영상을 통해 차량 사고시 도로의 형태, 도로에 위치하는 차량의 여부, 도로를 지나가는 보행자 여부를 포함하는 전체적인 사고 정황을 파악할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 제2 카메라에 의해 얻은 영상을 통해 도로에 위치하는 신호등의 색깔, 도로에 위치하는 차량의 정보, 보행자의 정보를 포함하는 구체적인 사물의 정보를 획득할 수 있도록 하는 멀티화각 카메라를 탑재한 차량용 블랙박스에 대하여 개시하고 있다.

블랙박스와 관련된 다른 선행기술로 특허공개번호 제2012-0119744호 ‘다용도 카메라를 구비한 차량용 녹화 장치’가 있다. 상기 선행기술은 차량에 구비된 각 카메라의 틸트 값을 저장하는 저장 수단; 상기 차량의 주차 동작을 감지하는 주차 감지 수단; 상기 저장 수단에 저장되어 있는 틸트 값을 기반으로 상기 각 카메라가 블랙박스용 영상을 촬영하도록 틸트 조절 수단을 제어하되, 상기 주차 감지수단이 주차 동작을 감지하면 상기 각 카메라가 주차 보조용 영상을 촬영하도록 상기 틸트 조절 수단을 제어하는 제어 수단; 및 상기 제어 수단의 제어에 따라 상기 각 카메라가 블랙박스용 영상 또는 주차 보조용 영상을 촬영하도록 틸트를 조절하는 상기 틸트 조절 수단을 포함하는 다용도 카메라를 가진 차량용 녹화 장치에 대하여 개시하고 있다.

상기 선행기술은 블랙박스 장치에서 영상을 얻는 장치 또는 방법에 대하여 개시하고 있지만 정확한 영상 정보를 얻는 수단이 되는 카메라의 렌즈 구조에 대하여 개시하고 있지 아니하다.

본 발명은 선행기술이 가진 문제점을 해결하기 위한 것으로 아래와 같은 목적을 가진다.

본 발명의 목적은 렌즈 구경 및 배열을 이용하여 작은 용량의 메모리로 선명한 영상을 얻을 수 있도록 하면서 전체 카메라 모듈의 소형화가 가능하도록 하는 블랙박스 카메라의 렌즈 구조체를 제공하는 것이다.

본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 블랙박스 카메라의 렌즈 구조는 외부 광이 유입되는 입사 면에 비하여 상대적으로 작은 곡률 반지름을 가지는 집광 면을 가지는 제1 메니스커스렌즈; 제1 메니스커스렌즈의 광이 입사되는 제2 렌즈; 제2 렌즈의 광이 입사되고 제1 메니스커스렌즈의 입사면의 곡률 반지름에 비하여 작은 곡률 반지름을 가지는 발산 면을 가지는 제3 렌즈; 및 볼록 렌즈와 오목 렌즈로 이루어진 복합 렌즈가 되고 제3 렌즈로부터 유도된 광의 초점을 센서에 형성하는 제4 복합 렌즈로 이루어진다.

본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 제2 렌즈와 제3 렌즈 사이 그리고 제3 렌즈와 제4 복합 렌즈 사이에 스페이서가 배치된다.

본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 제2 렌즈는 제1 블록 렌즈의 입사 면의 곡률 반지름에 비하여 큰 곡률 반지름을 가지는 볼록 면과 오목 면으로 이루어진다.

본 발명에 따른 렌즈 구조는 렌즈의 구경 및 배열 특성에 의하여 화각이 커지고 이로 인하여 넓은 범위의 영상 획득이 가능하도록 한다는 이점을 가진다. 또한 본 발명에 따른 렌즈 구조는 경통의 길이가 축소될 수 있도록 하면서 렌즈의 내구성이 향상될 수 있도록 하는 것에 의하여 블랙박스의 수명이 증가될 수 있도록 한다는 장점을 가진다. 추가로 본 발명에 따른 렌즈 구조는 고화소의 실현이 가능하도록 하면서 센서로부터 렌즈 사이의 거리가 감소되도록 하는 것에 의하여 블랙박스의 두께가 감소될 수 있도록 한다는 이점을 가진다.

도 1은 본 발명에 따른 렌즈 구조에 대한 실시 예를 도시한 것이다.
도 2a 내지 도 2e는 본 발명에 따른 렌즈 구조에 적용되는 각각의 렌즈의 실시 예를 도시한 것이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 렌즈 구조에 적용되는 스페이서의 실시 예를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 렌즈 구조에서 초점이 형성되는 방법에 대한 실시 예를 도시한 것이다.

아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 아래의 설명에서 서로 다른 도면에서 동일한 도면 부호를 가지는 구성요소는 유사한 기능을 가지므로 발명의 이해를 위하여 필요하지 않는다면 반복하여 설명이 되지 않으며 공지의 구성요소는 간략하게 설명이 되거나 생략이 되지만 본 발명의 실시 예에서 제외되는 것으로 이해되지 않아야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 렌즈 구조에 대한 실시 예를 도시한 것이다.

본 발명에 따른 블랙박스 카메라의 렌즈 구조는 외부 광이 유입되는 입사 면에 비하여 상대적으로 작은 곡률 반지름을 가지는 집광 면을 가지는 제1 메니스커스 렌즈(11); 제1 메니스커스렌즈(11)의 광이 입사되는 제2 렌즈(12); 제2 렌즈(12)의 광이 입사되고 제1 메니스커스렌즈(11)의 입사면의 곡률 반지름에 비하여 작은 곡률 반지름을 가지는 발산 면을 가지는 제3 렌즈(13); 및 볼록 렌즈와 오목 렌즈로 이루어진 복합 렌즈가 되고 제3 렌즈(13)로부터 유도된 광의 초점을 센서에 형성하는 제4 복합 렌즈(14)로 이루어진다.

본 발명에 따른 렌즈 구조는 차량용 블랙박스에 적용될 수 있지만 이에 제한되지 않고 예를 들어 폐쇄 회로 카메라 감시 장치(CCTV)와 같은 곳에 적용될 수 있고 외부에서 유입되는 광으로부터 영상 정보를 수집하여 처리하는 장치에 설치되는 임의의 카메라에 적용될 수 있다.

제1 메니스커스렌즈(11)를 통하여 영상과 관련되는 광이 유입될 수 있고 제1 메니스커스렌즈(11)는 외부에 대하여 노출되는 입사 면(111)과 입사 면(111)에 대향하여 형성되는 집광 면(112)으로 이루어질 수 있다.

제1 블록 렌즈(12)의 전면으로 입사되는 광은 블랙박스 모듈의 센서(도시되지 않음)에서 탐지되어 전기 신호로 변화되어 영상 정보로 저장되고 필요에 따라 영상으로 재생될 수 있다. 본 발명에 따른 렌즈 구조에 적용되는 각각의 렌즈(11, 12, 13, 14)는 예를 들어 합성수지 또는 유리와 같은 소재로 만들어질 수 있다. 또한 각각의 렌즈(11, 12, 13, 14)에 광학적 특성을 향상시킬 수 있는 다양한 형태의 코팅이 이루어질 수 있다. 예를 들어 각각의 렌즈(11, 12, 13, 14)에 450 내지 700 ㎚의 광이 95 % 이상이 투과될 수 있으면서 렌즈(11, 12, 13, 14)의 표면의 보호가 가능한 투명 수지 코팅이 이루어질 수 있다.

각각의 렌즈(11, 12, 13, 14)는 카메라의 경통에 설치될 수 있고 경통은 각각의 렌즈(11, 12, 13, 14)가 일정 거리만큼 이격되어 고정될 수 있도록 하는 구조를 가질 수 있다. 구체적으로 경통은 제1 메니스커스렌즈(11)가 고정되는 캡(17)과 제2 렌즈(12), 제3 렌즈(13) 및 제4 복합 렌즈(14)가 일련의 순서로 정해진 위치에 고정될 수 있도록 하는 렌즈 경통(18)으로 이루어질 수 있다. 캡(17) 또는 렌즈 경통(18)은 이 분야에서 공지된 임의의 구조로 만들어질 수 있고 본 발명은 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.

본 명세서에서 제1 렌즈(11)는 물체측 면이 볼록한 메니스커스 렌즈가 되고 그리고 제3 렌즈(13)는 물체측 면과 상측 면이 모두 볼록한 양볼록 렌즈가 된다. 외부 광은 렌즈의 전면으로 입사되어 렌즈의 후면으로 투과될 수 있다. 렌즈 후면은 정해진 위치에 초점을 형성하거나 또는 예를 들어 실상 또는 허상과 같은 상의 형태를 결정하기 위하여 적절하게 만들어질 수 있다.

도 1에 도시된 것처럼, 제1 메니스커스 렌즈(11)는 전면이 볼록하고 그리고 후면은 오목한 형태가 될 수 있다. 제2 렌즈(12)는 전면과 후면이 모두 볼록한 형태가 될 수 있고, 제3 렌즈(13)는 전면과 후면이 모두 볼록한 형태가 될 수 있고 그리고 제4 복합 렌즈(14a, 14b)는 볼록 렌즈(14a)와 오목렌즈(14b)가 접합된 형상이 될 수 있다. 각각의 렌즈(11, 12, 13, 14a, 14b)는 영상 정보의 획득에 적절한 광이 유입될 수 있도록 두께 및 구경이 조절될 수 있고 각각의 렌즈(11, 12, 13, 14a, 14b) 사이의 거리는 렌즈에서 초점이 형성되어야 하는 위치를 고려하여 적절하게 결정될 수 있다.

본 발명에 따르면, 제1 메니스커스렌즈(11)를 통하여 입사된 빛은 제2 렌즈(12), 제3 렌즈(13) 및 제4 복합 렌즈(14)를 통하여 유도되어 센서에 초점을 형성하게 된다. 제1 메니스커스렌즈(11)는 조절된 양의 광이 유입될 수 있도록 하고 그리고 제2 렌즈(12) 내지 제4 복합 렌즈(14)는 유입된 광이 센서의 정해진 위치에 초점이 맺힐 수 있도록 유도한다. 서로 다른 방향에서 서로 다른 양으로 유입되는 광이 정확하게 센서에서 초점이 맺힐 수 있도록 하기 위하여 각각의 렌즈(11, 12, 13, 14)의 구경 및 두께가 적절하게 선택되면서 이와 동시에 서로 다른 렌즈(11, 12, 13, 14)의 배치 거리가 결정되어야 한다. 각각의 렌즈(11, 12, 13, 14)의 광학적 특성과 렌즈(11, 12, 13, 14) 사이의 배치 거리는 상관관계를 가지고 이에 의하여 렌즈 구조가 결정될 수 있다. 본 명세서에서 렌즈(11, 12, 13, 14)의 광학적 특성은 구경 및 곡률 반지름으로 나타나고 그리고 그에 따른 최적의 초점을 형성하기 위한 상관관계는 렌즈(11, 12, 13, 14)의 형상, 배열 및 배치 거리로 나타난다. 그리고 본 발명에 따르면, 각각의 위치에 배치된 렌즈(11, 12, 13, 14)의 광학적 특성과 배열에 따른 정해진 위치의 초점 형성에 의하여 카메라가 소형으로 만들어지면서 작은 메모리로 원하는 선명한 영상이 얻어질 수 있도록 한다.

다른 한편으로 렌즈의 형상 및 배열에 추가하여 경통에서 광 경로가 적절하게 조절이 되는 것에 의하여 렌즈 구조의 능력이 향상될 수 있다. 이를 위하여 렌즈(11, 12, 13, 14) 사이에 스페이서(15, 16)가 배치될 수 있다. 구체적으로 제2 렌즈(12)와 제3 렌즈(13) 그리고 제3 렌즈(13)와 제4 복합 렌즈(14) 사이에 스페이서(16)가 배치될 수 있다.

아래에서 각각의 렌즈(11, 12, 13, 14) 및 스페이서(15, 16)에 대하여 구체적으로 설명이 된다.

아래의 설명에서 치수의 단위는 별도로 표시되고 상대적인 값으로만 표시된다. 치수는 예를 들어 ㎜ 또는 ㎝와 같은 것이 될 수 있다.

도 2a 내지 도 2e는 본 발명에 따른 렌즈 구조에 적용되는 각각의 렌즈의 실시 예를 도시한 것이다.

도 2a를 참조하면, 제1 메니스커스렌즈(11)는 입사면(111)이 볼록 구면을 형성하고 그리고 집광 면(112)은 오목 구면을 형성할 수 있다. 입사면(111)은 통하여 입사된 광은 집광 면(112)으로 유도되어 제2 렌즈로 입사될 수 있다. 그리고 집광 면(112)은 빛이 유도되는 중앙 집광 면(112a)과 빛이 흡수되는 외부 흡수 면(112b)으로 이루어질 수 있다. 영상을 형성하기 위한 빛은 중앙 집광 면(112a)으로 유도되고 그리고 노이즈를 발생시킬 수 있는 광은 외부 흡수 면(112b)에서 흡수될 수 있다. 외부 흡수 면(112b)은 예를 들어 검은 색과 같이 빛의 흡수에 유리한 소재 또는 도료로 코팅이 될 수 있고 이에 따라 외부 흡수 면(112b)으로 반사 또는 산란된 빛은 유도되지 않고 제거될 수 있다.

입사면(111) 또는 집광 면(112)에 광대역 반사 방지 코팅(BBAR Coating)이 될 수 있고 투과율은 450 내지 700 ㎚의 파장에 대하여 95 % 이상이 되도록 조절될 수 있다. 다른 한편으로 색수차 제거를 위하여 다층 렌즈로 형성될 수 있다. 이와 같이 렌즈에서 요구되는 다양한 기능은 아래에서 설명이 되는 다른 렌즈에 대하여 동일 또는 유사한 방법으로 적용이 될 수 있다.

입사면(111)의 곡률 반지름은 두께 면의 차이 및 렌즈의 구경(D11)에 의하여 결정될 수 있다. 구체적으로 렌즈의 구경(D11)은 8.90 내지 9.10이 되고 그리고 렌즈 중심(R11)에서 두께 면(R11_D)과 렌즈 둘레 두께 면(S11_D)은 각각 2.25 내지 2.34 및 1.76 내지 1.80이 될 수 있다.

중앙 집광 면(112a)은 집광 면(111)의 중앙에 형성될 수 있고 직경이 3.55 내지 3.62가 될 수 있다. 그리고 외부 흡수 면(112b)은 평면 구조가 될 수 있지만 이에 제한되지 않는다.

도 2a에 도시된 것처럼, 입사면(111)의 곡률 반지름은 집광 면(112)의 곡률 반지름의 비하여 크고 그리고 입사면(111)의 중심과 집광 면(112)의 중심 사이의 거리(RR_D)는 0.95 내지 0.99가 될 수 있다.

도 2b를 참조하면, 제2 렌즈(12)의 입사면(121)은 볼록 렌즈 형상을 가지지만 투과 면(122)은 오목 렌즈 형상을 가질 수 있다. 입사면(121)의 곡률 반지름은 25.00 내지 26.00이 될 수 있고 그리고 투과 면(122)의 곡률 반지름은 32.00 내지 33.00이 될 수 있다. 달리 말하면 투과 면(122)의 곡률 반지름이 입사면(121)의 곡률 반지름에 대하여 크다.

제2 렌즈(12)의 구경(D12)은 4.5 내지 5.5가 될 수 있고 그리고 가장자리 면의 두께(S12_D)는 2.5 내지 2.6이 될 수 있고 그리고 중심 부분의 두께(R12_D)는 2.75 내지 2.82가 될 수 있다. 위에서 설명한 것과 같이 제2 렌즈(12)의 기능을 향상시키기 위하여 다양한 소재로 코팅이 될 수 있다.

도 2c를 참조하면, 제3 렌즈(13)에서 물체 측에 해당하는 입사면(131)은 볼록 렌즈 형상을 가지고 그리고 상측 면에 해당되는 투과 면(131)도 또한 볼록 렌즈 형상을 가질 수 있다. 입사면(131) 및 투과 면(131)은 각각 50.00 내지 51.00의 곡률 반지름과 4.5 내지 4.8의 곡률 반지름을 가질 수 있다. 제3 렌즈(13)의 직경(D_13)은 4.5 내지 5.5가 될 수 있고, 가장자리 면의 두께(S13_D)는 2.6 내지 2.8이 될 있고 그리고 중심 면의 두께(R13_D)는 3.45 내지 3.55가 될 수 있다.

도 2d 및 2e를 참조하면, 제4 복합 렌즈(14)는 입사면 쪽에 위치하는 볼록 렌즈(14a)와 투과 면이 되는 오목 렌즈(14b)로 이루어질 수 있다. 볼록 렌즈(14a)의 입사면(141a) 및 오목 렌즈(14b)의 투과 면(142b)(실질적으로 볼록 렌즈 형상이 된다)은 각각 광대역 반사 방지 코팅이 될 수 있고 볼록 렌즈(14a)와 오목 렌즈(14b)는 접착제(cement)에 의하여 접착이 될 수 있다.

제4 복합 렌즈(14)의 구경(D_14), 중심 부분의 두께(R14_D) 및 가장자리 부분의 두께(S14_D)는 각각 3.2 내지 3.4, 2.50 내지 2.62 및 2.14 내지 2.24가 될 수 있다. 그리고 볼록 렌즈(14a)의 입사면(141a)과 투과 면(141b)의 곡률 반지름은 각각 4.00 내지 4.12 그리고 3.10 내지 3.15가 될 수 있다. 그리고 이와 같은 곡률 반지름의 차이로 인하여 전면 곡률 두께(F14a_D)와 후면 곡률 두께(B14a_D)가 각각 0.34 내지 0.35 그리고 0.42 내지 0.49로 서로 다를 수 있다. 볼록 렌즈(14a)의 구경(D_14a)은 복합 렌즈(14)의 구경(D_14)과 동일하고 그리고 볼록 렌즈(14a)의 중심 두께(R14a_D)와 가장자리 두께(S14a_D)는 각각 1.60 내지 1.71 그리고 0.78 내지 0.92가 될 수 있다.

오목 렌즈(14b)의 입사면(142a)은 오목 렌즈 형상이 되고 그리고 투과 면(142b)은 볼록 렌즈 형상이 될 수 있고 각각 곡률 반지름이 3.2 내지 3.4 그리고 33.0 내지 36.0이 될 수 있다. 오목 렌즈(14b)의 구경(D_14b)은 제4 복합 렌즈(14)의 구경과 동일할 수 있고 그리고 오목 렌즈(14b)의 중심 두께(R14b_D)는 0.89 내지 0.94가 될 수 있다. 다른 한편으로 전면 곡률 반지름 두께(F14b_D) 및 후면 곡률 반지름 두께(B14b_D)는 각각 0.465 내지 0.475 그리고 0.030 내지 0.040이 될 수 있다. 그리고 오목 렌즈(14b)의 가장자리 두께(S14b_D)는 1.34 내지 1.37이 될 수 있다.

도 2a 내지 도 2e에 제시된 실시 예는 예시적인 것으로 본 발명에 따른 렌즈는 다수 개의 렌즈 사이에 상대적인 곡률 반지름을 조절하는 것에 의하여 다양하게 제조될 수 있고 본 발명은 도 2a 내지 도 2e에 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.

다수 개의 렌즈 구조는 센서에 정확하게 초점이 형성될 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다. 이를 위하여 렌즈 배열에 추가하여 입사되는 위치로부터 센서 사이의 광 경로가 적절하게 조절될 필요가 있다. 그리고 광 경로의 조절을 위한 스페이서가 렌즈 사이에 설치될 수 있다.

도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 렌즈 구조에 적용되는 스페이서의 실시 예를 도시한 것이다.

위에서 설명된 것처럼, 스페이서(15, 16)는 제2 렌즈(12)와 제3 렌즈(13) 그리고 제3 렌즈(13)와 제4 복합 렌즈(14) 사이에 배치될 수 있다(도 1 참조).

도 3a는 제2 렌즈(12)와 제3 렌즈(13)에 배치되는 제1 스페이서(15) 그리고 도 3b는 제3 렌즈(13)와 제4 복합 렌즈(14) 사이에 배치되는 제2 스페이서(16)의 실시 예를 각각 도시한 것이다.

제1 스페이서(15)는 중앙에 광 경로 홀(151)이 형성되면서 둘레에 광 흡수 면(152)이 형성된 원통 형상이 될 수 있다. 제1 스페이서(15)는 예를 들어 무연 황동 또는 청동과 같은 연질의 금속으로 만들어질 수 있고 필요에 따라 아노다이징(anodizing)이 될 수 있다.

제1 스페이서(15)는 인접하는 렌즈와 동일 또는 유사한 직경을 가질 수 있고 예를 들어 0.85 내지 0.95의 두께를 가질 수 있다. 광 경로 홀(151)은 나팔관 형상의 제1 홀(151a)과 튜브 형상의 제2 홀(151b)로 이루어질 수 있고 제2 홀(151b)의 두께는 0.20 내지 0.22가 될 수 있다. 다른 한편으로 제1 홀(151a)의 입구 직경은 2.60 내지 2.90이 될 수 있고 그리고 제1 홀(151a)의 출구 직경은 1.65 내지 1.85가 될 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 그리고 제2 홀(151b)은 제1 홀(151a)의 출구 직경에 비하여 약간 큰 2.05 내지 2.25의 직경을 가질 수 있다. 제2 홀(151b)의 직경의 크기는 인접 부분에서 광이 분산되는 영역이 발생되지 않도록 하기 위한 것이다.

도 3b를 참조하면, 제2 스페이서(16)는 중앙 부분에 광 경로 홀(161)이 형성된 원통 형상이 될 수 있고 알루미늄 또는 마그네슘과 같은 소재로 만들어질 수 있고 아노다이징이 될 수 있다. 제1 스페이서(15) 또는 제2 스페이서(16)의 아노다이징은 스페이서(15, 16)를 보호하는 한편 예를 들어 순간 전하의 유도로 인한 자기장의 발생을 방지하기 위한 것이다.

제2 스페이서(16)는 인접하는 렌즈와 동일 또는 유사한 직경을 가질 수 있고 그리고 0.46 내지 0.54의 두께를 가질 수 있다. 그리고 광 경로 홀(161)은 4.6 내지 5.4의 직경을 가질 수 있다.

도 3a 내지 도 3b에 제시된 스페이서(15, 16)의 실시 예는 예시적인 것으로 다양한 위치에 스페이서(15, 16)가 배치될 수 있고 다양한 규격을 가질 수 있다.

본 발명에 따른 렌즈 구조에 적용되는 각각의 렌즈는 예를 들어 탄탈 플린트(tantalum flint) 또는 고밀도 플린트(Dense Flint)와 같은 소재로 만들어질 수 있고 예를 들어 1.70 내지 1.92의 굴절률(refractive index)을 가질 수 있지만 이에 제한되지 않는다.

렌즈는 캡(17)과 렌즈 경통(18)에 각각 배치될 수 있고 캡(17)은 제1 메니스커스렌즈(11)를 그리고 렌즈 경통(18)은 나머지 렌즈(12, 13, 14)를 배치할 수 있는 적절한 구조를 가질 수 있다.

본 발명에 따른 렌즈 구조가 블랙박스에 설치되어 3.0 내지 4.0의 크기를 가지는 이미지가 만들어질 수 있고 대각선 방향으로 120도, 수평 방향으로 100 도 그리고 수직 방향으로 50도 이상의 화각이 얻어질 수 있다.

아래에서 본 발명에 따른 렌즈 구조에서 상이 얻어지는 과정에 대하여 설명된다.

도 4는 본 발명에 따른 렌즈 구조에서 초점이 형성되는 방법에 대한 실시 예를 도시한 것이다.

도 4를 참조하면, 제1 메니스커스렌즈(11)로 유입된 광(L1, L2, L3)은 각각의 렌즈를 경유하여 광학 필터(41)를 통과하여 센서(42)에서 실상(I)을 형성하게 된다. 광학 필터(31)는 이 분야에서 공지된 임의의 형태의 필터가 될 수 있고 다수 개가 될 수 있다. 센서(42)에 의하여 탐지된 광 신호는 전기적 신호로 변환되어 영상 처리 장치로 전달되어 저장될 수 있다.

다양한 방법으로 본 발명에 따른 렌즈 구조에서 광 신호가 센서(42)에 의하여 탐지될 수 있고 광학 필터(41) 또는 센서(42)는 이 분야에서 공지된 임의의 형태가 될 수 있고 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

위에서 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.

11: 제1 메니스커스렌즈 12: 제2 렌즈
13: 제3 렌즈 14: 제4 복합 렌즈
15, 16: 스페이서 17: 캡
18: 렌즈 경통
41: 광학 필터 42: 센서

Claims

블랙박스 카메라의 렌즈 구조체에 있어서,
외부 광이 유입되는 입사 면에 비하여 상대적으로 작은 곡률 반지름을 가지는 집광 면을 가지는 제1 메니스커스 렌즈(11);
제1 메니스커스 렌즈(11)의 광이 입사되는 제2 렌즈(12);
제2 렌즈(12)의 광이 입사되고 제1 메니스커스 렌즈(11)의 입사면의 곡률 반지름에 비하여 작은 곡률 반지름을 가지는 발산 면을 가지는 제3 렌즈(13);
볼록 렌즈와 오목 렌즈로 이루어진 복합 렌즈가 되고 제3 렌즈(13)로부터 유도된 광의 초점을 센서에 형성하는 제4 복합 렌즈(14); 및
제2 렌즈(12)와 제3 렌즈(13) 사이 그리고 제3 렌즈(13)와 제4 복합 렌즈(14) 사이에 배치된 제1 및 2 스페이서(15, 16)를 포함하고,
상기 제1 스페이스(15)는 연질 금속 소재로 중앙에 광 경로 홀(151)이 형성되면서 둘레에 광 흡수 면(152)이 형성된 원통 형상이 되는 것을 특징으로 하는 블랙박스 카메라의 렌즈 구조체.
청구항 1에 있어서, 상기 제2 스페이스(16)는 중앙 부분에 광 경로 홀(161)이 형성된 원통 형상이 될 수 있고 알루미늄 또는 마그네슘 소재로 만들어지면서 아노다이징이 되는 것을 특징으로 하는 블랙박스 카메라의 렌즈 구조체.
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