KR102072249B1 - Lens system for vehicle - Google Patents
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Abstract
본 발명은 물체측으로 볼록한 메니스커스형이고, 부의 굴절률을 갖는 제1렌즈; 상면측으로 볼록한 메니스커스형이고, 부의 굴절률을 갖는 제2렌즈; 및 양면이 볼록하게 형성되고, 정의 굴절률을 갖는 제3렌즈;를 포함하며, 상기 각각의 렌즈는 조건식 4.2 ＜ θ/TL ＜ 4.35 (θ : 반화각(°), TL : 제1렌즈의 물체측면으로부터 상 면까지의 거리(mm))을 만족하는 차량용 렌즈시스템이 제공된다. The present invention provides a light emitting device comprising: a first lens having a meniscus convex toward the object side and having a negative refractive index; A second lens having a meniscus shape convex toward the image surface side and having a negative refractive index; And a third lens having both surfaces convex and having a positive refractive index, wherein each lens has a conditional expression 4.2 <? / TL <4.35 (θ: half angle of view (°), TL: object side surface of the first lens). There is provided a vehicle lens system that satisfies the distance (mm) from to the image plane.
Description
본 발명은 렌즈시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량에 장착되는 소형 고화질 영상 취득용 차량용 렌즈시스템에 관한 기술이다.
The present invention relates to a lens system, and more particularly to a technique for a vehicle lens system for acquiring a small high-definition image mounted on a vehicle.
일반적으로, 차량이 가장 대중적인 이동 수단으로 이용되면서, 차량의 안전 운행을 위한 차량용 안전장치에 대한 수요가 급증하고 있다. 특히 차량의 전·후방에 위치한 물체 또는 사람을 감지하여 운전자에게 주의를 환기시키기 위한 차량용 카메라가 그 대표적인 예이다. 그런데 이와 같은 차량용 카메라의 렌즈 시스템은 넓은 시야를 확보할 필요가 있으며, 장애물의 확실한 인식을 위한 광학면에서 우수한 화상을 필요로 한다.
In general, as vehicles are used as the most popular means of transportation, demand for vehicle safety devices for safe driving of vehicles is increasing rapidly. In particular, a vehicle camera for detecting an object or person located in front and rear of the vehicle to call attention to the driver is a representative example. However, such a lens system of a vehicle camera needs to ensure a wide field of view, and requires an excellent image in terms of optical for reliable recognition of obstacles.
한국공개특허 제10-2009-0087682호에는 차량에 장착되며, 해상도가 높고 넓은 시야각을 제공할 수 있는 차량용 촬영 렌즈시스템을 개시하고 있다. 그러나, 상술한 바와 같이 넓은 시야각을 확보하는 경우, 그만큼 큰 왜곡률을 가지게 되는 단점이 있다. 또한, 차량용 렌즈시스템의 경우 일반적으로 외부 환경에 노출되므로 온도조건에 강할 필요가 있다.
Korean Laid-Open Patent Publication No. 10-2009-0087682 discloses a vehicle photographing lens system mounted on a vehicle and capable of providing a high resolution and wide viewing angle. However, in the case of securing a wide viewing angle as described above, there is a disadvantage in that the distortion is large. In addition, in the case of a vehicle lens system is generally exposed to the external environment it needs to be resistant to temperature conditions.
따라서, 본 발명의 출원인은 상술한 바와 같은 기술적 문제를 해결하도록 한 보다 소형이며, 넓은 시야각을 확보할 수 있는 것과 동시에 저왜곡률을 가지며 온도특성에 강한 차량용 렌즈시스템을 강구하게 되었다.
Therefore, the applicant of the present invention has devised a vehicle lens system which is smaller and more secured to solve the above-mentioned technical problems, and has a low distortion rate and strong temperature characteristics while ensuring a wide viewing angle.
본 발명의 실시예들은, 초소형으로 형성되며, 넓은 시야각을 가지는 것과 동시에 저왜곡률을 갖는 온도특성에 강한 차량용 렌즈시스템을 제공하도록 한다.
Embodiments of the present invention provide a vehicle lens system that is formed in a very small size and has a wide viewing angle and is resistant to temperature characteristics having a low distortion rate.
본 발명의 일 실시예에 따른 물체측으로 볼록한 메니스커스형이고, 부의 굴절률을 갖는 제1렌즈; 상면측으로 볼록한 메니스커스형이고, 부의 굴절률을 갖는 제2렌즈; 및 양면이 볼록하게 형성되고, 정의 굴절률을 갖는 제3렌즈;를 포함하며, 상기 각각의 렌즈는 하기 조건식을 만족하는 것을 특징으로 한다. A first lens having a meniscus convex toward the object side and having a negative refractive index according to an embodiment of the present invention; A second lens having a meniscus shape convex toward the image surface side and having a negative refractive index; And a third lens having both surfaces convex and having a positive refractive index, wherein each lens satisfies the following conditional expression.
4.2 ＜ θ/TL ＜ 4.35 (θ : 반화각(°), TL : 제1렌즈의 물체측면으로부터 상 면까지의 거리(mm))
4.2 <θ / TL <4.35 (θ: half angle of view (°), TL: distance from the object side of the first lens to the image plane (mm))
또한, 상기 제1렌즈, 제2렌즈 및 제3렌즈 중 적어도 하나의 렌즈의 적어도 한 면은 비구면으로 이루어지며, 상기 제3렌즈와 상 면 사이에는 광학필터가 설치될 수 있다. 상기 광학필터는 적외선 차단필터를 사용할 수 있으며, 또한, 상기 제3렌즈와 광학필터 사이에는 조리개가 설치하는 것이 가능하다.
In addition, at least one surface of at least one of the first lens, the second lens, and the third lens may be an aspherical surface, and an optical filter may be installed between the third lens and the image surface. As the optical filter, an infrared cut filter may be used, and an aperture may be provided between the third lens and the optical filter.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 렌즈시스템은 보다 단순한 구성으로 형성되면서도, 넓은 시야각과 저왜곡률을 갖도록 형성된다는 기술적 특징이 있다. 또한, 온도특성에 강하기 때문에 차량의 외부에 설치되는 것이 가능하다.
The lens system for a vehicle according to the exemplary embodiment of the present invention has a technical feature of being formed to have a wider viewing angle and a low distortion rate while being formed in a simpler configuration. In addition, since it is resistant to temperature characteristics, it is possible to be installed outside the vehicle.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 렌즈시스템을 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 렌즈시스템의 파장에 따른 상면만곡비점수차를 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 렌즈시스템의 파장에 따른 렌즈의 왜곡을 도시한다. 1 shows a vehicle lens system according to an embodiment of the present invention.
2 illustrates image curvature astigmatism according to a wavelength of a vehicle lens system according to an exemplary embodiment of the present invention.
3 illustrates distortion of a lens according to a wavelength of a vehicle lens system according to an exemplary embodiment of the present invention.
본 발명에 따른 차량용 렌즈시스템과 관련하여, 도면을 참고하여 이하에서 보다 구체적으로 설명하도록 한다. With respect to the vehicle lens system according to the present invention, it will be described in more detail below with reference to the drawings.
본 발명에 따른 차량용 렌즈시스템은 그 장착 위치가 차량의 외부에 노출된다는 점에서, 온도 조건에 강한 렌즈로 설계될 필요가 있으며, 또한 넓은 시야각을 구비하는 것과 동시에 왜곡률을 상당한 정도로 낮추도록 하는 기술을 특징으로 한다. 한편, 상술한 바와 같은 기술적 특징을 갖는 본 발명에 따른 차량용 렌즈시스템을 이하에서 도면을 통해 설명하도록 한다.
The lens system for a vehicle according to the present invention needs to be designed with a lens that is resistant to temperature conditions in that its mounting position is exposed to the outside of the vehicle, and also has a technique for lowering the distortion to a considerable extent while having a wide viewing angle. It features. On the other hand, a vehicle lens system according to the present invention having the technical features as described above will be described through the drawings.
도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 렌즈시스템이 도시되어 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 렌즈시스템은 모두 3개의 렌즈(L1,L2,L3)로 구성되어 있는 바, 보다 구체적으로는 물체측으로 볼록한 메니스커스형으로 형성되고, 부의 굴절률을 갖는 제1렌즈(L1)와, 상면측으로 볼록한 메니스커스형으로 형성되며, 부의 굴절률을 갖는 제2렌즈(L2) 및 양면이 볼록하게 형성되고, 정의 굴절률을 갖는 제3렌즈(L3)를 포함하여 형성된다. 1 shows a vehicle lens system according to an embodiment of the present invention. The vehicle lens system according to the exemplary embodiment of the present invention includes all three lenses L1, L2, and L3. More specifically, the vehicle lens system includes a first meniscus shaped convex toward the object and having a negative refractive index. The lens L1 is formed in a meniscus shape convex toward the image surface, and is formed to include a second lens L2 having a negative refractive index and both surfaces are convex, and a third lens L3 having a positive refractive index. .
한편, 상기 3개의 렌즈(L1,L2,L3) 각각은 다음과 같은 조건을 만족하도록 설계된다. 4.2 ＜ θ/TL ＜ 4.35 (θ : 반화각(°), TL : 제1렌즈(L1)의 물체측면으로부터 상 면(IP)까지의 거리(mm)) 여기서, 상기 식은 광화각과 광학계의 길이에 관한 식으로, 상기 값의 하한값 미만의 경우에는 화각이 줄어들고, 광학계의 길이가 길어지기 때문에 광범위한 영상정보를 얻는 것이 어렵게 되고, 상기 값의 상한값을 초과하는 경우에는 광학계의 길이가 너무 짧아지게 되므로 원하는 해상력을 갖는 영상을 얻기 어렵다는 문제가 있다.
On the other hand, each of the three lenses (L1, L2, L3) is designed to satisfy the following conditions. 4.2 <θ / TL <4.35 (θ: half angle of view (°), TL: distance from the object-side surface of the first lens L1 to the image surface (mm) (mm)) On the other hand, if it is less than the lower limit of the value, the angle of view decreases, and the length of the optical system becomes long, so that it is difficult to obtain a wide range of image information. There is a problem that it is difficult to obtain an image having a resolution.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 렌즈시스템의 각각의 렌즈(L1,L2,L3) 중 적어도 하나의 렌즈의 적어도 한 면은 비구면으로 설계하도록 하는 것이 가능하며, 이를 통해 각종 수차의 보정을 용이하게 할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 사용되는 비구면 수식을 아래 수학식 1로 도시하였는 바, 이를 통해 보다 구체적으로 살펴보도록 한다.
In addition, at least one surface of at least one lens of each lens (L1, L2, L3) of the vehicle lens system according to an embodiment of the present invention can be designed as an aspherical surface, thereby correcting various aberrations It can be done easily. Aspheric equations used in an embodiment of the present invention are shown in
여기서, K는 코닉상수이고, Y는 광축에 수직인 방향으로의 거리, c는 렌즈의 정점에서의 곡률 반경(r)의 역수, A,B,C,D,E,F는 비구면 계수를 나타낸다.
Where K is the conic constant, Y is the distance in the direction perpendicular to the optical axis, c is the inverse of the radius of curvature r at the apex of the lens, and A, B, C, D, E, F are aspherical coefficients. .
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1에 도시된 차량용 렌즈시스템에 있어서, 제2렌즈(L2)의 물체측면, 상측면, 및 제3렌즈(L3)의 물체측면과 상측면에 비구면을 형성한 경우 그 구체적인 수치를 아래 표와 같이 나타낼 수 있다.
Meanwhile, in the vehicle lens system shown in FIG. 1 according to an embodiment of the present invention, an aspherical surface is formed on an object side surface, an image side surface, and an object side surface and an image side surface of a third lens L3. When formed, the specific value can be expressed as shown in the table below.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 렌즈시스템은 상기 제3렌즈(L3)와 상 면(IP) 사이에 광학필터를 설치하는 것이 가능하며, 상기 광학필터는 렌즈의 면 상에 박막증착하는 것이 가능하다. 또한, 상기 광학필터는 적외선 차단필터(IR)를 사용하는 것이 가능하다. 상기 적외선 차단필터(IR)는 외부 빛으로부터 방출되는 복사열을 상면에 전달하지 않고 차단시키는 기능을 한다. 즉, 상기 적외선 차단필터(IR)는 가시광선은 투과시키고 적외선은 외부로 반사시키는 구조를 갖도록 설계될 수 있다.
In addition, in a vehicle lens system according to an embodiment of the present invention, it is possible to install an optical filter between the third lens (L3) and the image surface (IP), the optical filter is a thin film deposited on the surface of the lens It is possible. In addition, the optical filter may use an infrared cut filter (IR). The infrared cut filter (IR) blocks the radiant heat emitted from the external light without transmitting it to the upper surface. That is, the infrared cut filter IR may be designed to transmit visible light and reflect infrared light to the outside.
한편, 본 발명의 도 1에는 도시되지 않았지만, 상기 제3렌즈(L3)와 적외선 차단필터(IR) 사이에는 빛의 양을 조절할 수 있는 조리개를 설치하는 것이 가능하다.
On the other hand, although not shown in Figure 1 of the present invention, it is possible to install an aperture that can adjust the amount of light between the third lens (L3) and the infrared cut filter (IR).
또한, 상기 차량용 렌즈시스템은 다음과 같은 조건식을 만족하도록 설치할 수 있다. 0.70 ＜ Y/(f*tanθ) ＜ 0.81 (Y : 상 높이(mm), f : 초점거리(mm), θ : 반화각(°)) 상기 조건식은 상의 왜곡정도에 관한 것으로, 상기 조건식의 하한값 미만인 경우에는 광학계의 길이가 길어져 광화각에서의 성능확보가 어렵고, 상기 조건식의 상한값을 초과하는 경우에는 광학계의 왜곡수차가 커져 상의 왜곡이 커진다는 문제가 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 렌즈시스템은 상기 서술된 두 개의 조건식을 모두 만족하거나 또는 독립적으로 각각 만족하여 설치하는 것이 가능하다.
In addition, the vehicle lens system may be installed to satisfy the following conditional expression. 0.70 <Y / (f * tanθ) <0.81 (Y: image height (mm), f: focal length (mm), θ: half angle of view (°)) The conditional expression relates to the degree of distortion of the image and the lower limit of the conditional expression. If less than the length of the optical system is long, it is difficult to secure the performance at the wide angle of view, if the upper limit value of the conditional expression is exceeded, there is a problem that the distortion aberration of the optical system is large, the image distortion increases. Therefore, the vehicle lens system according to an embodiment of the present invention can be installed by satisfying both of the above-described conditional expressions or independently of each other.
한편, 도 2에는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 렌즈시스템의 파장에 따른 상면만곡비점수차가 도시되며, 도 3에는 파장에 따른 센서의 가장자리에서 렌즈의 왜곡이 도시되어 있다. 상기 도면을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 렌즈시스템이 적용되는 경우, 파장의 변화가 있는 경우에도 비점수차는 ±0.25 수준에 있으며, 또한 센서 가장자리에서의 왜곡률이 -60%의 배럴왜곡을 갖는 것을 확인할 수 있다.
On the other hand, Figure 2 shows the image curvature astigmatism according to the wavelength of the vehicle lens system according to an embodiment of the present invention, Figure 3 shows the distortion of the lens at the edge of the sensor according to the wavelength. Referring to the drawings, when the vehicle lens system according to an embodiment of the present invention is applied, even when there is a change in wavelength, the astigmatism is at a level of ± 0.25, and the barrel of the distortion at the sensor edge is -60% It can be seen that it has a distortion.
즉, 본 발명에 따른 차량용 렌즈시스템은 차량에서 이미지의 왜곡현상을 최소화하는 것에 의해 이미지 프로세싱에 의한 왜곡의 보정을 행하지 않고서도 광학계 자체에서 어느 정도 왜곡보정이 가능하다는 기술적 장점을 갖는다. 또한, 단 3개의 렌즈를 사용하도록 하고 있다는 점에서, 소형화를 달성할 수 있으며, 고온에서의 성능 저하문제를 해결하도록 한다.
That is, the vehicle lens system according to the present invention has a technical advantage that distortion correction is possible to some extent in the optical system itself without minimizing distortion by image processing by minimizing distortion of an image in a vehicle. In addition, since only three lenses are used, miniaturization can be achieved, and the problem of performance degradation at high temperatures is solved.
이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
As mentioned above, although an embodiment of the present invention has been described, those of ordinary skill in the art may add, change, delete or add elements within the scope not departing from the spirit of the present invention described in the claims. The present invention may be modified and changed in various ways, etc., which will also be included within the scope of the present invention.
L1 : 제1렌즈 L2 : 제2렌즈
L3 : 제3렌즈 IF : 적외선 차단필터
IP : 상면L1: first lens L2: second lens
L3: third lens IF: infrared cut filter
IP: Top
Claims (6)
상면측으로 볼록한 메니스커스형이고, 부의 굴절률을 갖는 제2렌즈; 및
양면이 볼록하게 형성되고, 정의 굴절률을 갖는 제3렌즈;를 포함하며,
상기 각각의 렌즈는 하기 조건식을 만족하며,
4.2 ＜ θ/TL ＜ 4.35 (θ : 반화각(°), TL : 제1렌즈의 물체측면으로부터 상 면까지의 거리(mm))
상기 제1렌즈, 제2렌즈 및 제3렌즈 중 적어도 하나의 렌즈의 적어도 한 면은 비구면으로 이루어지며,
상기 제3렌즈와 상 면 사이에는 광학필터가 설치되고,
상기 광학필터는
적외선 차단필터이며,
상기 제3렌즈와 광학필터 사이에는 조리개가 설치되고,
차량용 렌즈시스템은 하기 조건식을 만족하도록 설치되며,
0.70 ＜ Y/(f*tanθ) ＜ 0.81 (Y : 상 높이(mm), f : 초점거리(mm), θ : 반화각(°))
상기 광학필터는,
렌즈의 면 상에 박막증착됨으로써, 가시광선을 투과시키고, 적외선을 외부로 반사시켜, 외부 빛으로부터 방출되는 복사열을 상면에 전달하지 않고 차단시키는 것을 특징으로 하는 차량용 렌즈시스템.
A first lens having a meniscus convex toward the object side and having a negative refractive index;
A second lens having a meniscus type convex toward the image surface side and having a negative refractive index; And
And a third lens having both surfaces convex and having a positive refractive index.
Each lens satisfies the following conditional expression,
4.2 <θ / TL <4.35 (θ: half angle of view (°), TL: distance from the object side of the first lens to the image plane (mm))
At least one surface of at least one of the first lens, the second lens, and the third lens is an aspherical surface,
An optical filter is installed between the third lens and the image surface,
The optical filter is
Infrared cut filter
An aperture is installed between the third lens and the optical filter,
The vehicle lens system is installed to satisfy the following conditional expression,
0.70 <Y / (f * tanθ) <0.81 (Y: image height (mm), f: focal length (mm), θ: half angle of view (°))
The optical filter,
The thin film is deposited on the surface of the lens to transmit visible light, reflect infrared rays to the outside, and shield the radiant heat emitted from the external light without transmitting to the upper surface.
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