KR101748569B1 - 어안 렌즈계 - Google Patents

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KR101748569B1
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송영민
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부산대학교 산학협력단
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    • G02B13/06—Panoramic objectives; So-called "sky lenses" including panoramic objectives having reflecting surfaces
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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Abstract

본 발명은 어안 렌즈계 에 대한 것이다. 본 발명에 따른 어안 렌즈계는 이미지 센서면을 포함하는 이미지 센서; 물체 쪽으로 볼록한 제1 면과 이미지 센서 쪽으로 오목한 제2 면을 갖는 음의 메니스커스 렌즈인 제1 렌즈; 및 제1 렌즈와 이미지 센서 사이에 배치되고, 제1 렌즈 쪽으로 오목한 제3 면과 이미지 센서 쪽으로 볼록한 제4 면을 갖는 양의 메니스커스인 제2 렌즈를 포함하되, 제1 면, 제2 면, 제3 면 및 제4 면의 곡률 반경은 구면 곡률 반경이고, 이미지 센서면은 제2 렌즈 쪽으로 오목한 곡면을 포함한다.

Description

어안 렌즈계{FISH EYE LENS SYSTEM}
본 발명은 렌즈계에 대한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 어안 렌즈계 에 대한 것이다.
어안 렌즈계(fish eye lens system)은 화각이 180° 이상이며, 입사광의 입사각과 상 크기가 대체로 비례하는 렌즈계이다. 보안, 감시 또는 엔터테인먼트 등 많은 응용 예에서 화각이 180° 이상인 어안 렌즈계를 필요로 한다.
그런데, 종래 기술에 의한 어안 렌즈계는 화각 180°이상의 넓은 화각을 유지하면서도, 변조 전달 함수(modulation transfer function) 특성 및 주변 광량비등을 유지하기 위하여 렌즈의 매수가 10매 이상으로 늘어난다. 이에 따라, 종래 기술에 의한 어안 렌즈는 렌즈계 전체의 크기, 무게 및 부피 등이 커지고 가격이 비싸지는 문제점이 있다. 또한, 렌즈의 일부 렌즈면이 반구(hemisphere)에 가까워서 제작이 매우 곤란한 경우도 있다.
한편, 일부 종래 기술에 따른 어안 렌즈는 6매에서 8매 정도로 비교적 적은 숫자의 렌즈를 사용하지만, 변조 전달 함수(modulation transfer function) 특성이 좋지 않아 선명한 영상을 제공하기 위한 충분한 해상도를 가지지 않는 경우도 있다. 또한, 렌즈를 적게 유지하기 위하여 고굴절률의 렌즈 유리를 사용함으로써 제작비가 상승되기도 한다.
한편, 촬상 장치는 렌즈계를 포함하고, 나아가, 피사체 정보를 검지하여 전기적인 영상신호로 변환하는 장치인 이미지 센서(image sensor)를 포함한다. 평면형의 이미지 센서에 있어서, 렌즈계가 가지는 곡면의 형상이 이미지 센서에 그대로 전달되므로, 평면적인 이미지 센서면으로는 모든 영역에 초점을 맞출 수 없다. 즉, 이미지 센서의 중앙부와 주변부의 초점차이가 발생하여, 주변부의 해상력 저하 문제가 발생한다. 이를 해결하게 위해, 곡면형 이미지 센서가 연구되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 종래 기술의 어안 렌즈계와 비교하여, 상대적으로 적은 개수인 3면 이하의 렌즈를 포함하는 어안 렌즈계를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 3면 이하의 렌즈 및 곡면형 이미지 센서를 포함하여 양질의 이미지를 얻을 수 있는 어안 렌즈계를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 어안 렌즈계는 이미지 센서면을 포함하는 이미지 센서; 물체 쪽으로 볼록한 제1 면과 상기 이미지 센서 쪽으로 오목한 제2 면을 갖는 음의 메니스커스 렌즈인 제1 렌즈; 및 상기 제1 렌즈와 상기 이미지 센서 사이에 배치되고, 상기 제1 렌즈 쪽으로 오목한 제3 면과 상기 이미지 센서 쪽으로 볼록한 제4 면을 갖는 양의 메니스커스인 제2 렌즈를 포함하되, 상기 제1 면, 제2 면, 제3 면 및 제4 면의 곡률 반경은 구면 곡률 반경이고, 상기 이미지 센서면은 상기 제2 렌즈 쪽으로 오목한 곡면을 포함할 수 있다.
또한, 상기 이미지 센서의 곡률 반경은 20mm 이상일 수 있다.
한편, 상기 제1 렌즈와 상기 제2 렌즈 사이에 배치된 조리개를 더 포함하되, 상기 조리개를 통해 상기 제2 렌즈로 입사되는 광의 최대 입사각은 35° 내지 45°일 수 있다.
상기 제1 렌즈의 굴절율은 1.45 내지 1.55이고, 아베수는 80 내지 90일 수 있다.
나아가, 상기 제2 렌즈의 굴절율은 1.5 내지 1.6 이고, 아베수는 75 내지 85일 수 있다.
몇몇 실시예들에 있어서, 상기 제1 면의 곡률 반경은 130 내지 140mm이고, 상기 제2 면의 곡률 반경은 10 내지 15mm일 수 있다.
상기 제1 렌즈의 광축 상의 두께는 7 내지 12mm일 수 있다.
한편, 상기 제1 면의 곡률 반경은 상기 제2 면의 곡률 반경의 8 내지 12배 일 수 있다.
상기 이미지 센서의 곡률 반경은 20mm 미만일 수 있다.
상기 제1 렌즈와 상기 제2 렌즈 사이에 배치된 조리개를 더 포함하되, 상기 조리개를 통해 상기 제2 렌즈로 입사되는 광의 최대 입사각은 75° 내지 85°일 수 있다.
상기 제1 렌즈의 굴절율은 1.5 내지 1.6이고, 아베수는 55 내지 65일 수 있다.
또한, 상기 제2 렌즈의 굴절율은 1.5 내지 1.55 이고, 아베수는 60 내지 70일 수 있다.
상기 제1 면의 곡률 반경은 55 내지 65mm이고, 상기 제2 면의 곡률 반경은 32 내지 36mm일 수 있다.
상기 제1 렌즈의 광축상의 두께는 0.8 내지 1.2mm일 수 있다.
또한, 상기 제2 렌즈의 제3 면과 접하여 접합 렌즈를 형성하는 제3 렌즈를 더 포함하되, 상기 제3 렌즈는 양볼록 렌즈이고, 상기 이미지 렌즈면의 곡률 반경은 45 내지 55mm일 수 있다.
상기 제1 렌즈의 굴절률은 1.52 내지 1.62이고, 아베수는 51 내지 60이고, 상기 제2 렌즈의 굴절률은 1.85 내지 1.95이고, 아베수는 35 내지 45이며, 상기 제3 렌즈의 굴절률은 1.95 내지 2.05이고, 아베수는 17 내지 24일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 어안 렌즈계는 이미지 센서면을 포함하는 이미지 센서; 물체 쪽으로 볼록한 제1 면과 상기 이미지 센서 쪽으로 오목한 제2 면을 갖는 음의 메니스커스 렌즈인 제1 렌즈; 및 상기 제1 렌즈와 상기 이미지 센서 사이에 배치되고, 상기 제1 렌즈 쪽으로 오목한 제3 면과 상기 이미지 센서 쪽으로 볼록한 제4 면을 갖는 양의 메니스커스인 제2 렌즈를 포함하되, 상기 이미지 센서면은 상기 제2 렌즈 측으로 오목한 곡면을 포함하고, 상기 곡면의 곡률 반경은 20mm 이상이고, 상기 제1 렌즈의 굴절률은 1.45 내지 1.55이고, 아베수는 80 내지 90이고, 상기 제2 렌즈의 굴절률은 1.5 내지 1.6이며, 아베수는 75 내지 85일 수 있다.
한편, 상기 제1 렌즈와 제2 렌즈 사이에 배치되는 조리개를 더 포함하되, 상기 조리개를 통해 상기 제2 렌즈로 입사되는 광의 최대 입사각은 35 내지 45°일 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 어안 렌즈계는 이미지 센서면을 포함하는 이미지 센서; 물체 쪽으로 볼록한 제1 면과 상기 이미지 센서 쪽으로 오목한 제2 면을 갖는 음의 메니스커스 렌즈인 제1 렌즈; 및 상기 제1 렌즈와 상기 이미지 센서 사이에 배치되고, 상기 제1 렌즈 쪽으로 오목한 제3 면과 상기 이미지 센서 쪽으로 볼록한 제4 면을 갖는 양의 메니스커스인 제2 렌즈를 포함하되, 상기 이미지 센서면은 상기 제2 렌즈 측으로 오목한 곡면을 포함하고, 상기 곡면의 곡률 반경은 20mm 미만이고, 상기 제1 렌즈의 굴절률은 1.5 내지 1.6이고, 아베수는 55 내지 65이고, 상기 제2 렌즈의 굴절률은 1.5 내지 1.55이며, 아베수는 60 내지 70일 수 있다.
나아가, 상기 제1 렌즈와 제2 렌즈 사이에 배치되는 조리개를 더 포함하되, 상기 조리개를 통해 상기 제2 렌즈로 입사되는 광의 최대 입사각은 75 내지 85°일 수 있다.
본 발명에 따른 어안 렌즈계는 3면 이하의 렌즈로 구성될 수 있다. 따라서, 어안 렌즈계의 부피 및 무게를 줄일 수 있으며, 제작 비용 역시 줄일 수 있다. 또한, 상기 어안 렌즈계는 상대적으로 간단한 구조를 가지므로, 단순한 공정을 통하여 제작될 수 있고, 제작 공정의 시간 역시 단축될 수 있다. 나아가. 본 발명에 따른 어안 렌즈는 간단한 구조를 가짐과 동시에, 양질의 이미지를 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 어안 렌즈계를 설명하기 위해 어안 렌즈계의 내부 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 어안 렌즈계가 포함하는 이미지 센서면의 곡률 반경 및 입사각 변화에 따른 점상 강도 분포 함수(point spread function)들을 나타내는 이미지들이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 어안 렌즈계가 포함하는 이미지 센서면의 곡률 반경 변화에 대응하는 제2 렌즈의 설계 데이터 값의 변화를 나타내는 그래프들이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 어안 렌즈계의 상면 만곡(Filed curvature) 및 왜곡수차(distortion)를 나타내는 그래프이다.
도 5은 본 발명의 일 실시예에 따른 어안 렌즈계의 주변 광량비를 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 어안 렌즈계를 설명하기 위해 어안 렌즈계의 내부 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 어안 렌즈계가 포함하는 이미지 센서면의 곡률 반경 및 입사각 변화에 따른 점상 강도 분포 함수(point spread function)들을 나타내는 이미지들이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 어안 렌즈계의 상면 만곡(Filed curvature) 및 왜곡수차(distortion)를 나타내는 그래프이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 어안 렌즈계의 주변 광량비를 나타내는 그래프이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 어안 렌즈계를 설명하게 위해 어안 렌즈계의 내부 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 어안 렌즈계가 포함하는 이미지 센서면의 입사각 변화에 따른 점상 강도 분포 함수(point spread function)들을 나타내는 이미지이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 어안 렌즈계의 상면 만곡(Filed curvature) 및 왜곡수차(distortion)를 나타내는 그래프이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 어안 렌즈계의 주변 광량비를 나타내는 그래프이다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 어안 렌즈계의 공간 주파수의 변화에 따른 변조 전달 함수의 변화를 나타내는 그래프들이다.
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 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 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.
비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below 또는 beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있으며, 이 경우 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 어안 렌즈계를 설명하기 위해 내부 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 상기 어안 렌즈계는 제1 렌즈(10), 제2 렌즈(20) 및 이미지 센서면(RIMA)를 포함한다. 구체적으로, 상기 어안 렌즈계는 촬상 대상인 물체측(object side)과 제1 렌즈(10)가 가장 인접하게 배치되도록, 제1 렌즈(10), 제2 렌즈(20) 및 이미지 센서면(RIMA)의 순서로 배열되도록 위치된다. 따라서, 촬상되는 물체의 광은 제1 렌즈(10)에서부터 제2 렌즈(20)을 통과하여 이미지 센서면(RIMA)에 입사될 수 있다.
한편, 두께(D1)는 제1 렌즈(10)의 두께를, 간격 길이(D2)는 제1 렌즈(10)와 제2 렌즈(20)와의 간격 길이를, 두께(D3)는 제2 렌즈(20)의 두께를, 간격 길이(D4)는 제2 렌즈(20)과 이미지 센서면(RIMA)과의 간격 길이를 나타낸다. 또한, 두께(D1, D3) 및 간격 길이(D2, D4)는 광축(optical axis) 상에 배치된 두께 또는 간격 길이이다.
입사되는 광 중 상대적으로 단파장인 광(Lb)은 광축에 따라 입사될 수 있으며, 상대적으로 장파장인 광(Lr)은 광축과 가장 이격된 렌즈면 영역을 통해 입사될 수 있다. 한편, 광(Lb) 보다는 장파장이고, 광(Lr) 보다는 단파장인 광(Lg)은 광(Lb)와 광(Lr)이 입사되는 렌즈면 영역들의 사이 영역을 통해 입사될 수 있다.
광(Lb)는 청색 파장 영역대의 파장을 가질 수 있고, 광(Lg)는 녹색 파장 영역대의 파장을 가질 수 있으며, 광(Lr)은 적색 파장 영역대의 파장을 가질 수 있으나, 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다.
한편, 촬상 대상으로부터 입사되는 광량을 조절하고, 초점 심도를 조정하는 조리개(stop, 미도시)가 제1 렌즈(10)와 제2 렌즈(20) 사이에 위치할 수 있으며, 이 경우, 촬상되는 물체의 광량은 제1 렌즈(10)를 지나, 상기 조리개 및 제2 렌즈(20)을 통과하여, 이미지 센서면(RIMA)에 입사될 수 있다.
제1 및 제2 렌즈(10, 20)는 모두 굴절 렌즈 요소이며, 각각 두 개의 렌즈면을 가진다. 구체적으로, 제1 렌즈(10)는 물체쪽(object side)의 제1 면(R1)과 상쪽image side)의 제2 면(R2)를 포함한다. 제2 렌즈(20)은 물체쪽(object side)의 제3 면(R3)과 상쪽(image side)의 제4 면(R4)를 포함한다. 도시되지는 않았지만, 편의상 조리개는 렌즈면 Rs로 표현한다.
표 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 어안 렌즈계의 설계 데이터 값을 나타낸다.
렌즈 번호 렌즈표면번호 곡률반경(mm) 두께(mm) Index 아베수(Abbe)
제1 렌즈 R1 135.049 8.933 1.49 84.5
R2 13.567 28.502
STOP Rs infinity 0.1
제2 렌즈 R3 -65.400 6.794 1.53 77.0
R4 -6.705 17.502
Image RIMA -50
도 1을 참조하면, 제1 렌즈(10)의 물체쪽의 렌즈면인 제1 면(R1)은 물체쪽에서 바라 보았을 때 볼록면의 형상을 가지며, 상쪽의 렌즈면인 제2 면(R2)은 상쪽에서 바라 보았을 때 오목면(concave surface)의 형상을 가진다.
표 1을 참조하면, 제1 면(R1)의 곡률 반경은 135.049mm이며, 제1 면(R1)과 일치하는 원의 중심은 제1 면(R1)에 대하여 오른쪽, 즉, 상쪽에 위치한다. 따라서, 상기 원의 중심에서 제1 면(R1) 상의 정점(vertex)을 향하는 방향(제1 면의 방향 벡터)은 상쪽에서 물체쪽을 향하는 방향이다. 여기서, 정점이란 렌즈면과 광축(optical axis)과의 교점(intersection point)을 의미한다.
또한, 제2 면(R2)의 곡률 반경은 13.567mm이며, 제2 면(R2)과 일치하는 원의 중심도 제2 면(R2)에 대하여 오른쪽에 위치한다. 제2 면(R2)와 일치하는 원의 중심에서 제2 면(R2) 상의 정점을 향하는 방향(제2 면의 방향 벡터)은, 제1 면(R1)과 마찬가지로, 상쪽에서 물체쪽을 향하는 방향이다.
촬상 장치의 렌즈에 있어서, 어떤 임의의 렌즈의 물체쪽의 렌즈면의 방향 벡터와 상쪽의 렌즈면의 방향 벡터가 일치할 경우, 이와 같은 렌즈를 메니스커스(meniscus) 렌즈라 한다. 따라서, 본 실시예에 따른 어안 렌즈계가 포함하는 제1 렌즈(10)는 메니스커스 렌즈일 수 있다.
한편, 제1 면(R1)의 곡률 반경은 135.049mm이고, 제2 면(R2)의 곡률 반경은 13.567mm이다. 따라서, 제1 렌즈(10)은 도시한 바와 마찬가지로, 광축에 평행하게 측정한 렌즈 두께에 있어서, 중심보다 가장 자리가 더 두껍다. 그러므로, 제1 렌즈(10)는 음의 굴절능(negative refractive power)를 갖는 렌즈일 수 있다. 따라서, 제1 렌즈(10)는 음의 메니스커스 렌즈일 수 있다.
표 1에는 제1 면(R1)의 곡률 반경은 135.049mm이고, 제2 면(R2)의 곡률 반경은 13.567mm로 기재되었지만, 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, 제1 면(R1)의 곡률 반경은 130 내지 140mm이고, 제2 면(R2)의 곡률 반경은 10 내지 15mm일 수 있다. 또한, 제1 면(R1)과 제2 면(R2) 간의 거리인 제1 렌즈(10)의 광축 상의 두께는 7 내지 12mm일 수 있다. 한편, 제1 면(R1)의 곡률 반경은 제2 면(R2)의 곡률 반경의 8 내지 12배 일 수 있다.
표 1에 따르면, 제1 렌즈(10)의 굴절률은 1.49이며, 아베수(abve number)는 85.5일 수 있으나, 역시 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다. 따라서, 제1 렌즈(10)의 굴절률은 1.45 내지 1.55일 수 있다. 상기 굴절률의 범위 내에서, 본 실시예에 따른 어안 렌즈계는 렌즈면의 모양이 반구에 가깝게 되지 않으면서도 충분한 화각을 얻을 수 있다. 또한, 제1 렌즈(10)의 아베수는 80 내지 90일 수 있다. 상기 아베수의 범위 내에서, 본 실시예에 따른 어안 렌즈계는 파장에 따른 편차를 줄일 수 있다.
도 1을 다시 참조하면, 제2 렌즈(20)의 물체쪽의 렌즈면인 제3 면(R3)은 물체쪽에서 바라 보았을 때 오목면의 형상을 가지며, 상쪽의 렌즈면인 제4 면(R4)은 상쪽에서 바라 보았을 때 볼록면의 형상을 가질 수 있다.
여기서, 표 1을 다시 참조하면, 제3 면(R3)의 곡률 반경은 -65.400mm이며, 제3 면(R3)과 일치하는 원의 중심은 제3 면(R3)에 대하여 왼쪽, 즉, 물체쪽에 위치할 수 있다. 이 경우, 상기 원의 중심에서 제3 면(R3) 상의 정점(vertex)을 향하는 방향(제3 면의 방향 벡터)은 물체쪽에서 상쪽을 향하는 방향이다. 또한, 제4 면(R4)의 곡률 반경은 -6.705mm이며, 제4 면(R4)과 일치하는 원의 중심도 제4 면(R4)에 대하여 왼쪽에 위치한다. 제4 면(R4)과 일치하는 원의 중심에서 제4 면(R4) 상의 정점을 향하는 방향(제4 면의 방향 벡터)은, 제3 면(R3)과 마찬가지로, 물체쪽에서 상쪽을 향하는 방향이다. 따라서, 본 실시예에 따른 어안 렌즈계가 포함하는 제2 렌즈(20)는 메니스커스 렌즈일 수 있다.
한편, 제3 면(R3)의 곡률 반경은 -65.400mm이고, 제4 면(R4)의 곡률 반경은 -6.705mm이다. 따라서, 제2 렌즈(20)는 도시한 바와 마찬가지로, 광축에 평행하게 측정한 렌즈 두께에 있어서, 가장 자리보다 중심이 더 두껍다. 그러므로, 제2 렌즈(20)는 양의 굴절능(positive refractive power)를 갖는 렌즈일 수 있으며, 제2 렌즈(10)는 양의 메니스커스 렌즈일 수 있다.
표 1을 다시 참조하면, 제2 렌즈(20)의 굴절률은 1.53이며, 아베수(abve number)는 77.0일 수 있으나, 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다. 따라서, 제2 렌즈(20)의 굴절률은 1.5 내지 1.6일 수 있다. 또한, 제1 렌즈(10)의 아베수는 75 내지 85일 수 있다. 상기 굴절률과 아베수의 범위 내에서, 본 실시예에 따른 어안 렌즈계는 이미지 센서면(RIMA) 상에 선명한 상을 형성할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 제1 면(R1), 제2 면(R2), 제3 면(R3) 및 제4 면(R4)는 모두 곡률 반경을 가진다. 본 발명에 있어서, 제1 면(R1), 제2 면(R2), 제3 면(R3) 및 제4 면(R4)이 가지는 곡률 반경은 구면의 곡률 반경일 수 있다. 다만, 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다.
한편, 상술한 바와 같이, 제1 렌즈(10) 및 제2 렌즈(20) 사이에 조리개(Stop)가 배치 될 수 있다. 조리개는 곡률 반경이 무한대인 렌즈면(Rs)으로 간주될 수 있다. 조리개는 조리개를 통해 제2 렌즈(20)로 입사되는 광의 입사각(a)은 35 내지 45°일 수 있다.
제1 렌즈(10) 및 제2 렌즈(20)을 투과한 광은 이미지 센서면(RIMA) 도달한다. 본 발명에 따른 이미지 센서는 곡면의 이미지 센서면(RIMA)을 포함하며, 본 실시예에 따른 이미지 센서면(RIMA)은 20mm 이상의 곡률 반경을 가질 수 있다. 나아가, 본 실시예에 따른 이미지 센서면(RIMA)은 20 내지 50mm의 곡률 반경을 가질 수 있다. 상기 곡률 반경의 범위 내에서 본 실시예에 따른 어안 렌즈계는 우수한 이미지를 얻을 수 있으며, 이하에서 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 어안 렌즈계가 포함하는 이미지 센서면의 곡률 반경 및 입사각 변화에 따른 점상 강도 분포 함수(point spread function)들을 나타내는 이미지들이다. 도 2의 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따라, 이미지 센서면의 곡률 반경이 50mm인 경우를, 도 2의 (b)는 이미지 센서면의 곡률 반경이 40mm인 경우를, 도 2의 (c)는 이미지 센서면의 곡률 반경이 30mm인 경우를, 도 2의 (d)는 이미지 센서면의 곡률 반경이 20mm인 경우를, 도 2의 (e)는 이미지 센서면의 곡률 반경이 15mm인 경우를 나타낸다.
도 2의 이미지들에서, 가장 왼쪽의 포인트에서 오른쪽의 포인트로 진행될수록, 이미지 센서면(RIMA)에 입사하는 광의 입사각이 10°씩 증가된다. 가장 왼쪽의 포인트의 입사각은 0°이며, 가장 오른쪽의 포인트의 입사각은 60°이며, 포인트 각각은 해당 입사각에서의 점상 강도 분포 함수를 나타낸다.
도 2의 (a)는 상술한 표 1에 따른 설계 데이터 값을 가지는 본 발명의 일 실시예에 따른 어안 렌즈계의 이미지이고, 도 2의 (b) 내지 도 3의 (e)는 상기 설계 데이터 값과 다른 설계 데이터 값을 가지는 어안 렌즈계의 이미지이다.
따라서, 도 2의 (b)의 실시예에 따른 어안 렌즈계의 설계 데이터 값은 다음의 표 2와 같다.
렌즈 번호 렌즈표면번호 곡률반경(mm) 두께(mm) Index 아베수(Abbe)
제1 렌즈 R1 135.049 8.933 1.49 84.5
R2 13.567 28.502
STOP Rs infinity 0.1
제2 렌즈 R3 -105.0 6.894 1.53 77.0
R4 -6.921 17.502
Image RIMA -40
도 2의 (b)의 실시예에 따른 어안 렌즈계는 상술한 일 실시예에 따른 어안 렌즈계와 비교하여, 제2 렌즈(20)의 일부 설계 데이터 값과 이미지 센서면(RIMA)의 곡률 반경의 크기를 제외하고는 동일하다.
도 2의 (c)의 실시예에 따른 어안 렌즈계의 설계 데이터 값은 다음의 표 3와 같다.
렌즈 번호 렌즈표면번호 곡률반경(mm) 두께(mm) Index 아베수(Abbe)
제1 렌즈 R1 135.049 8.933 1.49 84.5
R2 13.567 28.502
STOP Rs infinity 0.1
제2 렌즈 R3 -198.5 7.051 1.53 77.0
R4 -7.12 17.502
Image RIMA -30
도 2의 (c)의 실시예에 따른 어안 렌즈계는 상술한 일 실시예에 따른 어안 렌즈계와 비교하여, 제2 렌즈(20)의 일부 설계 데이터 값과 이미지 센서면(RIMA)의 곡률 반경의 크기를 제외하고는 동일하다.
도 2의 (d)의 실시예에 따른 어안 렌즈계의 설계 데이터 값은 다음의 표 4와 같다.
렌즈 번호 렌즈표면번호 곡률반경(mm) 두께(mm) Index 아베수(Abbe)
제1 렌즈 R1 135.049 8.933 1.49 84.5
R2 13.567 28.502
STOP Rs infinity 0.1
제2 렌즈 R3 -501.8 7.511 1.53 77.0
R4 -7.298 17.502
Image RIMA -20
도 2의 (d)의 실시예에 따른 어안 렌즈계는 상술한 일 실시예에 따른 어안 렌즈계와 비교하여, 제2 렌즈(20)의 일부 설계 데이터 값과 이미지 센서면(RIMA)의 곡률 반경의 크기를 제외하고는 동일하다.
도 2를 참조하면, 이미지 센서면(RIMA)의 곡률 반경이 15mm가 되는 경우에, 곡률 반경이 20mm 내지 50mm인 경우와 비교하여, 입사각에 따른 점상 강도 분포 함수의 크기가 커짐을 알 수 있다. 점상 강도 분포 함수의 크기가 작을 수록 렌즈계는 양호한 이미지를 얻을 수 있다. 따라서, 본 실시예에 다른 어안 렌즈계가 포함하는 이미지 센서의 곡면형 이미지 센서면(RIMA)은 20mm 이상의 곡률 반경을 가질 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서면의 곡률 반경 변화에 대응하는 제2 렌즈의 설계 데이터 값의 변화를 나타내는 그래프들이다.
도 3의 (a)는 제2 렌즈의 두께(D3)의, 도 3의 (b)는 제2 렌즈의 제4 면(R4)의 곡률 반경의, 도 3의 (c)는 제2 렌즈의 제3 면(R3)의 곡률 반경의, 이미지 센서면(RIMA)의 곡률 반경 변화에 따른 설계 데이터 값의 변화를 나타낸다.
도 3을 참조하면, 설계 데이터 값들 각각은 이미지 센서면(RIMA)의 곡률 반경이 증가함에 따라 감소함을 알 수 있다. 이러한 특성은, 상술한 표 1 내지 표 4를 통해서도 확인할 수 있다. 따라서, 이미지 센서면(RIMA)의 곡률 반경이 클수록, 상대적으로 작은 곡률 반경과 두께를 가지는 제2 렌즈를 제작할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 어안 렌즈계의 상면 만곡(Filed curvature) 및 왜곡수차(distortion)를 나타내는 그래프이다. 도 4의 (a)는 상기 어안 렌즈계의 상면 만곡(Filed curvature)를 나타내고, 도 4의 (b)는 상기 어안 렌즈계의 왜곡수차(distortion)를 나타낸다.
상면 만곡(Filed curvature)은 자이델의 5수차의 하나로서 평면의 상이 평면으로 되지 않고 곡면으로 되는 현상을 가리키며, 비점수차와 밀접한 관계가 있다. 왜곡수차(distortion)를 통해, 어안 렌즈계로서 양호한 성능을 가지고 있는지 확인할 수 있다.
도 4를 참조하면, 각 그래프는 세로축에 상면의 Y 방향의 변위를 나타내고, 가로축은 각 수차의 크기를 나타내고 있다. 도 4의 (a)를 참조하면, 상면 만곡 그래프에서, Tb, Tg, Tr 선은 자오(tangential) 수차를, Sb, Sg, Sr 선은 구결(sagittal) 수차를 나타낸다. Tb 및 Sb 선은 청색 파장 영역 대의 파장을, Tg 및 Sg는 녹색 파장 영역 대의 파장을, Tr 및 Sr은 적색 파장 영역 대의 파장을 가진다.
선들 각각은 Y 방향의 변위에 대한 각 수차의 크기의 어긋남이 작으므로 양호한 광학 특성을 가지고 있음을 확인할 수 있다. 또한, 도 4의 (b)를 참조하면, 왜곡수차는 입사각이 증대함과 함께, 마이너스측으로 커지고 있어, 어안 렌즈계로서 양호한 성능을 갖고 있음을 확인할 수 있다.
한편, 어안 렌즈계는 주로 180° 이상의 화각을 가지는 렌즈계로서, 왜곡 수차를 의도적으로 발생시켜 피사체를 촬영하기 위한 렌즈계이다. 보통 렌즈계의 경우에는 Y=f*tanθ의 투영 방식을 사용하나, 어안 렌즈계는 180°의 시야를 확보하기 위하여 보통 렌즈계와 같은 투영 방식을 사용할 수 없다. 따라서, 어안 렌즈계의 투영 방식은 다음의 Y=f*θ, Y=f*sinθ, Y=f*sin(θ/2) 및 Y=f*tan(θ/2)와 같은 4가지의 투영 방식을 사용하는 것이 일반적이며, 본 발명에 있어서는, Y=f*θ의 투영 방식을 사용하였다. 여기서, Y는 상의 높이로서 이미지 서클의 반경의 나타내고, f는 초점 거리를, θ는 반화각을 나타낸다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 곡면형 이미지 센서를 사용하므로, 상면 만곡 수차를 보정할 수 있고, 이에 따라, 상면 만곡과 관련성이 높은 비점수차의 보정도 가능하다.
도 5은 본 발명의 일 실시예에 따른 어안 렌즈계의 주변 광량비를 나타내는 그래프이다. 즉, 상기 그래프는 어안 렌즈계로 수직 입사하는 광선을 기준으로 입사각에 따른 밝기를 비교한 상대적 밝기에 대한 정보를 제공한다.
도 5를 참조하면, 상기 어안 렌즈계의 주변 광량비가 0.8 이상임을 알 수 있다. 나아가, 본 발명에 다른 어안 렌즈계는 0.8 내지 1의 주변 광량비를 구현할 수 있다. 일반적으로, 주변 광량비가 0.6 이상이면 양호한 것으로 간주되므로, 본 실시예에 따른 어안 렌즈계의 주변 광량비가 매우 우수함을 알 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 어안 렌즈계를 설명하기 위해 어안 렌즈계의 내부 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 어안 렌즈계는 제1 렌즈(10), 제2 렌즈(20) 및 이미지 센서면(RIMA)을 포함한다. 또한, 제1 렌즈(10)과 제2 렌즈(20) 사이에 조리개(Stop)을 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 어안 렌즈계는 상술한 일 실시예에 따른 어안 렌즈계와 비교하여, 설계 데이터 값에 있어서 차이가 있다. 따라서, 동일한 구성요소에 대한 중복되는 설명은 생략하고, 후술하는 설계 데이터 값을 통해, 본 실시예에 따른 어안 렌즈계를 설명한다.
다음의 표 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 어안 렌즈계의 설계 데이터 값을 나타낸다.
렌즈 번호 렌즈표면번호 곡률반경(mm) 두께(mm) Index 아베수(Abbe)
제1 렌즈 R1 59.017 1.000 1.53 62,2
R2 34.905 12.003
STOP Rs infinity 0.3
제2 렌즈 R3 -78.738 4.868 1.53 66.2
R4 -5.504 11.628
Image RIMA -20
도 6 및 표 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 어안 렌즈계와 마찬가지로, 본 발명의 다른 실시예에 따른 어안 렌즈계가 포함하는 제1 렌즈(10)는 음의 메니스커스 렌즈이고, 제2 렌즈(20)는 양의 메니스커스 렌즈일 수 있다.
표 5에서는, 제1 렌즈(R1)의 곡률 반경이 59.017로, 제2 렌즈(R2)의 곡률 반경이 34.905mm로 기재되었지만, 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다. 따라서, 제1 면(R1)의 곡률 반경은 55 내지 65mm이고, 제2 면(R2)의 곡률 반경은 32 내지 36mm일 수 있다. 나아가, 제1 면(R1)과 제2 면(R2) 사이 거리인, 제1 렌즈(10)의 광축상의 두께는 0.8 내지 1.2mm일 수 있다.
본 실시예의 제1 렌즈(10)는 상술한 일 실시예에 따른 제1 렌즈(10)와 비교하여, 제1 면(R1)과 제2 면(R2)의 곡률 반경의 차이가 상대적으로 적음을 알 수 있다.
본 실시예에 따른 어안 렌즈계는 제1 렌즈(10)와 제2 렌즈(20) 사이에 조리개(Stop)를 포함하며, 상기 조리개는 입사되는 광의 최대 입사각은 75 내지 85°일 수 있다.
또한, 본 실시예에 다른 이미지 센서면(RIMA)은 20mm 이하의 곡률 반경을 가질 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 어안 렌즈계가 포함하는 이미지 센서면의 곡률 반경 및 입사각 변화에 따른 점상 강도 분포 함수(point spread function)들을 나타내는 이미지들이다. 도 7의 (a)는 이미지 센서면의 곡률 반경이 20mm인 경우를, 도 7의 (b)는 이미지 센서면의 곡률 반경이 15mm인 경우를 나타낸다.
도 7의 이미지들에서, 가장 왼쪽의 포인트에서 오른쪽의 포인트로 진행될수록, 이미지 센서면(RIMA)에 입사하는 광의 입사각이 10°씩 증가된다. 가장 왼쪽의 포인트의 입사각은 0°이며, 가장 오른쪽의 포인트의 입사각은 60°이며, 포인트 각각은 해당 입사각에서의 점상 강도 분포 함수를 나타낸다.
도 7을 참조하면, 점상 강도 분포 함수의 크기가 작음을 알 수 있다. 따라서, 본 실시예에 따른 어안 렌즈계는 상술한 일 실시예에 따른 어안 렌즈계와 비교하여, 상대적으로 작은 곡률 반경을 가지는 이미지 센서면(RIMA)을 포함하는 경우에도 양호한 이미지를 구현할 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 어안 렌즈계의 상면 만곡(Filed curvature) 및 왜곡수차(distortion)를 나타내는 그래프이다. 도 8의 (a)는 상기 어안 렌즈계의 상면 만곡(Filed curvature)를 나타내고, 도 8의 (b)는 상기 어안 렌즈계의 왜곡수차(distortion)를 나타낸다.
도 8을 통해, 본 실시예에 다른 어안 렌즈계는 양호한 광학 특성을 가짐과 동시에, 어안 렌즈계로서 양호한 성능을 갖고 있음을 확인할 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 어안 렌즈계의 주변 광량비를 나타내는 그래프이다. 즉, 상기 그래프는 어안 렌즈계로 수직 입사하는 광선을 기준으로 입사각에 따른 밝기를 비교한 상대적 밝기에 대한 정보를 제공한다.
도 9를 참조하면, 상기 어안 렌즈계의 주변 광량비가 0.65 이상임을 알 수 있다. 일반적으로, 주변 광량비가 0.6 이상이면 양호한 것으로 간주되므로, 본 실시예에 따른 어안 렌즈계의 주변 광량비가 우수함을 알 수 있다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 어안 렌즈계를 설명하기 위해 어안 렌즈계의 내부 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.
본 실시예에 따른 어안 렌즈계는 제1 렌즈(10), 제3 렌즈(30), 제2 렌즈(20)및 이미지 센서면(RIMA)를 포함한다. 또한, 제1 렌즈(10)과 제3 렌즈(30) 사이에 조리개(Stop)가 배치될 수 있다.
본 실시예에 따른 어안 렌즈계는 상술한 일 실시예에 따른 어안 렌즈계와 비교하여, 제3 렌즈(30)를 더 포함하는 것과 설계 데이터 값에 있어서 차이가 있다. 따라서, 동일한 구성요소에 대한 중복되는 설명은 생략하고, 후술하는 설계 데이터 값을 통해, 본 실시예에 따른 어안 렌즈계를 설명한다.
다음의 표 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 어안 렌즈계의 설계 데이터 값을 나타낸다.
렌즈 번호 렌즈표면번호 곡률반경(mm) 두께(mm) Index 아베수(Abbe)
제1 렌즈 R1 135.049 8.933 1.57 56.0
R2 13.567 28.502
STOP Rs infinity 0.074
제3 렌즈 R5 23.024 18.763 1.88 40.8
제2 렌즈 R3 -6.674 0.667 2.01 21.0
R4 -17.221 15.198
Image RIMA -50
도 10 및 표 6을 참조하면, 제1 렌즈(10)는 음의 메니스커스 렌즈이다. 제3 렌즈(30)는 양볼록 렌즈이고, 제2 렌즈(20)는 양의 메니스커스 렌즈이다. 제3 렌즈(30)과 제2 렌즈(20)는 접합 렌즈를 형성한다. 따라서, 제3 렌즈(30)과 제2 렌즈(20)은 제3 면(R3)를 통해 접해 있으며, 제3 렌즈(30)는 제3 면(R3)과 물체쪽으로 볼록한 제5 면(R5)을 포함한다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 어안 렌즈계가 포함하는 이미지 센서면의 입사각 변화에 따른 점상 강도 분포 함수(point spread function)들을 나타내는 이미지이다.
도 11의 이미지에서, 가장 왼쪽의 포인트에서 오른쪽의 포인트로 진행될수록, 이미지 센서면(RIMA)에 입사하는 광의 입사각이 10°씩 증가된다. 가장 왼쪽의 포인트의 입사각은 0°이며, 가장 오른쪽의 포인트의 입사각은 60°이며, 포인트 각각은 해당 입사각에서의 점상 강도 분포 함수를 나타낸다.
도 11을 참조하면, 점상 강도 분포 함수의 크기가 작음을 알 수 있다. 따라서, 본 실시예에 따른 어안 렌즈계를 통하여 양호한 이미지를 얻을 수 있음을 알 수 있다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 어안 렌즈계의 상면 만곡(Filed curvature) 및 왜곡수차(distortion)를 나타내는 그래프이다.
도 12을 통해, 본 실시예에 다른 어안 렌즈계는 양호한 광학 특성을 가짐과 동시에, 어안 렌즈계로서 양호한 성능을 갖고 있음을 확인할 수 있다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 어안 렌즈계의 주변 광량비를 나타내는 그래프이다.
도 13을 참조하면, 상기 어안 렌즈계의 주변 광량비가 0.8 이상임을 알 수 있다. 일반적으로, 주변 광량비가 0.6 이상이면 양호한 것으로 간주되므로, 본 실시예에 따른 어안 렌즈계의 주변 광량비가 매우 우수함을 알 수 있다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 어안 렌즈계의 공간 주파수의 변화에 따른 변조 전달 함수의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 14의 그래프는 어안 렌즈의 가시 광선 영역에서의 변조 전달 함수(modulatioin transfer fuction) 특성을 보여주며, 50 line pairs/millimeter에서 0.3 이상의 해상도를 가지는 것을 알 수 있다.
이상 실험예 및 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 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.
10: 제1 렌즈
20: 제2 렌즈
30: 제3 렌즈

Claims (20)

  1. 이미지 센서면을 포함하는 이미지 센서;
    물체 쪽으로 볼록한 제1 면과 상기 이미지 센서 쪽으로 오목한 제2 면을 갖는 음의 메니스커스 렌즈인 제1 렌즈; 및
    상기 제1 렌즈와 상기 이미지 센서 사이에 배치되고, 상기 제1 렌즈 쪽으로 오목한 제3 면과 상기 이미지 센서 쪽으로 볼록한 제4 면을 갖는 양의 메니스커스인 제2 렌즈; 및
    상기 제1 렌즈와 상기 제2 렌즈 사이에 배치된 조리개를 포함하되,
    상기 제1 면, 제2 면, 제3면 및 제4 면의 곡률 반경은 구면 곡률 반경이고,
    상기 이미지 센서면은 상기 제2 렌즈 쪽으로 오목한 곡면을 포함하고,
    상기 이미지 센서의 곡률 반경은 20mm 이상이고,
    상기 조리개를 통해 상기 제2 렌즈로 입사되는 광의 최대 입사각은 35° 내지 45°인 어안 렌즈계.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 렌즈로 입사되는 광의 최대 입사각은 적어도 90° 이상인 어안 렌즈계.
  3. 삭제
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 제1 렌즈의 굴절율은 1.45 내지 1.55이고, 아베수는 80 내지 90인 어안 렌즈계
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제2 렌즈의 굴절율은 1.5 내지 1.6 이고, 아베수는 75 내지 85인 어안 렌즈계.
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 제1 면의 곡률 반경은 130 내지 140mm이고, 상기 제2 면의 곡률 반경은 10 내지 15mm인 어안 렌즈계.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 제1 렌즈의 광축 상의 두께는 7 내지 12mm인 어안 렌즈계.
  8. 제 2항에 있어서,
    상기 제1 면의 곡률 반경은 상기 제2 면의 곡률 반경의 8 내지 12 배인 어안 렌즈계.
  9. 이미지 센서면을 포함하는 이미지 센서;
    물체 쪽으로 볼록한 제1 면과 상기 이미지 센서 쪽으로 오목한 제2 면을 갖는 음의 메니스커스 렌즈인 제1 렌즈; 및
    상기 제1 렌즈와 상기 이미지 센서 사이에 배치되고, 상기 제1 렌즈 쪽으로 오목한 제3 면과 상기 이미지 센서 쪽으로 볼록한 제4 면을 갖는 양의 메니스커스인 제2 렌즈를 포함하되,
    상기 제1 면, 제2 면, 제3 면 및 제4 면의 곡률 반경은 구면 곡률 반경이고,
    상기 이미지 센서면은 상기 제2 렌즈 쪽으로 오목한 곡면을 포함하고,
    상기 이미지 센서의 곡률 반경은 20mm 이하인 어안 렌즈계.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 제1 렌즈와 상기 제2 렌즈 사이에 배치된 조리개를 더 포함하되,
    상기 조리개를 통해 상기 제2 렌즈로 입사되는 광의 최대 입사각은 75° 내지 85°인 어안 렌즈계.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 제1 렌즈의 굴절율은 1.5 내지 1.6이고, 아베수는 55 내지 65인 어안 렌즈계
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 제2 렌즈의 굴절율은 1.5 내지 1.55 이고, 아베수는 60 내지 70인 어안 렌즈계.
  13. 제 9항에 있어서,
    상기 제1 면의 곡률 반경은 55 내지 65mm이고, 상기 제2 면의 곡률 반경은 32 내지 36mm인 어안 렌즈계.
  14. 제 10항에 있어서,
    상기 제1 렌즈의 광축상의 두께는 0.8 내지 1.2mm인 어안 렌즈계.
  15. 이미지 센서면을 포함하는 이미지 센서;
    물체 쪽으로 볼록한 제1 면과 상기 이미지 센서 쪽으로 오목한 제2 면을 갖는 음의 메니스커스 렌즈인 제1 렌즈; 및
    상기 제1 렌즈와 상기 이미지 센서 사이에 배치되고, 상기 제1 렌즈 쪽으로 오목한 제3 면과 상기 이미지 센서 쪽으로 볼록한 제4 면을 갖는 양의 메니스커스인 제2 렌즈; 및
    상기 제2 렌즈의 제3 면과 접하여 접합 렌즈를 형성하는 제3 렌즈를 포함하되,
    상기 제1 면, 제2 면, 제3 면 및 제4 면의 곡률 반경은 구면 곡률 반경이고,
    상기 이미지 센서면은 상기 제2 렌즈 쪽으로 오목한 곡면을 포함하고,
    상기 제3 렌즈는 양볼록 렌즈이고,
    상기 이미지 센서면의 곡률 반경은 45 내지 55mm인 어안 렌즈계.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 제1 렌즈의 굴절률은 1.52 내지 1.62이고, 아베수는 51 내지 60이고,
    상기 제2 렌즈의 굴절률은 1.85 내지 1.95이고, 아베수는 35 내지 45이며,
    상기 제3 렌즈의 굴절률은 1.95 내지 2.05이고, 아베수는 17 내지 24인 어안 렌즈계.
  17. 이미지 센서면을 포함하는 이미지 센서;
    물체 쪽으로 볼록한 제1 면과 상기 이미지 센서 쪽으로 오목한 제2 면을 갖는 음의 메니스커스 렌즈인 제1 렌즈; 및
    상기 제1 렌즈와 상기 이미지 센서 사이에 배치되고, 상기 제1 렌즈 쪽으로 오목한 제3 면과 상기 이미지 센서 쪽으로 볼록한 제4 면을 갖는 양의 메니스커스인 제2 렌즈를 포함하되,
    상기 이미지 센서면은 상기 제2 렌즈 측으로 오목한 곡면을 포함하고, 상기 곡면의 곡률 반경은 20mm 이상이고,
    상기 제1 렌즈의 굴절률은 1.45 내지 1.55이고, 아베수는 80 내지 90이고,
    상기 제2 렌즈의 굴절률은 1.5 내지 1.6이며, 아베수는 75 내지 85인 어안 렌즈계.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 제1 렌즈와 제2 렌즈 사이에 배치되는 조리개를 더 포함하되,
    상기 조리개를 통해 상기 제2 렌즈로 입사되는 광의 최대 입사각은 35 내지 45°인 어안 렌즈계.
  19. 이미지 센서면을 포함하는 이미지 센서;
    물체 쪽으로 볼록한 제1 면과 상기 이미지 센서 쪽으로 오목한 제2 면을 갖는 음의 메니스커스 렌즈인 제1 렌즈; 및
    상기 제1 렌즈와 상기 이미지 센서 사이에 배치되고, 상기 제1 렌즈 쪽으로 오목한 제3 면과 상기 이미지 센서 쪽으로 볼록한 제4 면을 갖는 양의 메니스커스인 제2 렌즈를 포함하되,
    상기 이미지 센서면은 상기 제2 렌즈 측으로 오목한 곡면을 포함하고, 상기 곡면의 곡률 반경은 20mm 이하이고,
    상기 제1 렌즈의 굴절률은 1.5 내지 1.6이고, 아베수는 55 내지 65이고,
    상기 제2 렌즈의 굴절률은 1.5 내지 1.55이며, 아베수는 60 내지 70인 어안 렌즈계.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 제1 렌즈와 제2 렌즈 사이에 배치되는 조리개를 더 포함하되,
    상기 조리개를 통해 상기 제2 렌즈로 입사되는 광의 최대 입사각은 75 내지 85°인 어안 렌즈계.
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