KR102399636B1

KR102399636B1 - Camera lens

Info

Publication number: KR102399636B1
Application number: KR1020150027213A
Authority: KR
Inventors: 이규태
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2015-02-26
Filing date: 2015-02-26
Publication date: 2022-05-19
Also published as: KR20160104341A

Abstract

카메라 렌즈에 관한 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 카메라 렌즈는 상이 맺히는 상면을 향하는 일측면이 상면 방향으로 오목한 형상으로 형성된 제1 렌즈; 양측면이 볼록하게 형성된 제2 렌즈; 촬영 대상물을 향하는 일측면이 촬영 대상물 방향으로 볼록하게 형성되고 타측면이 오목하게 형성된 제3 렌즈; 촬영 대상물을 향하는 일측면이 촬영 대상물 방향으로 볼록하게 형성된 제4 렌즈; 및 촬영 대상물을 향하는 일측면이 오목하게 형성되고, 타측면이 상면를 향하는 방향으로 볼록하게 형성된 제 5렌즈를 포함한다. To a camera lens, the camera lens according to an embodiment of the present invention comprises: a first lens formed in a concave shape in the image plane direction on one side facing the image forming surface; a second lens with convex both sides; a third lens in which one side facing the subject is convex in the direction of the subject and the other side is concave; a fourth lens in which one side facing the object is convex in the direction of the object to be photographed; and a fifth lens in which one side facing the object to be photographed is concave and the other side is convex in a direction facing the image.

Description

Camera Lens {CAMERA LENS}

본 발명은 카메라 렌즈에 관한 것이다.
The present invention relates to a camera lens.

자동차 산업의 발전으로 인해, 자동차제품과 직접적으로 관련된 분야 이외에도 자동차를 운전하는 운전자의 안전이나 편의를 제공하기 위한 다양한 방법이 연구되고 있다.BACKGROUND With the development of the automobile industry, various methods for providing safety or convenience to a driver driving a vehicle are being studied in addition to fields directly related to automobile products.

예를 들면, 운전자가 심야시간이나 우천 시 자동차를 운전하는 경우에는 오직 육안으로는 노면 상태나 주위 상황을 파악하기 어렵다. 또한, 반대쪽으로부터 오는 차량의 헤드라이트의 불빛이 강한 경우에도 운전자의 시야확보가 어렵다. 이러한 경우 자칫 큰 사고로 이어 질수 도 있으므로 운전자의 시야를 확보하거나 보조하는 것은 매우 중요하다. For example, when a driver drives a car at night or in the rain, it is difficult to grasp the road surface condition or surrounding conditions only with the naked eye. In addition, it is difficult to secure the driver's field of vision even when the light of the headlight of the vehicle coming from the opposite side is strong. In this case, it may lead to a serious accident, so it is very important to secure or assist the driver's field of vision.

이러한 문제를 해결하기 위한 방법으로 차량에 카메라를 부착하여 주행하고자 하는 노면상태 또는 장애물을 촬영하여 운전자에게 제공하는 방법이 사용되고 있다. As a method for solving this problem, a method of attaching a camera to a vehicle to photograph a road surface condition or obstacles to be driven is used and providing the image to the driver.

그런데 종래의 일반적인 카메라는 촬영된 영상의 외곽영역보다는 중앙영역의 화질의 해상도가 뛰어나고 사람의 시전도 영상의 중앙에 집중되는 경향이 있다. However, in the conventional general camera, the resolution of the image quality of the central region is superior to that of the outer region of the captured image, and the human eye tends to be concentrated in the center of the image.

하지만 일반적으로 운전을 하는 경우 전방보다는 측면에 주요 정보가 있는 경우가 많다. 예를 들면 옆 차선의 차량이 끼어들기를 한다거나 인도에서 사람이 차도로 내려와 있다든지 하는 등의 정보는 운전자의 전방이 아닌 측면에 있다. 즉, 중요 정보가 카메라 영상의 외곽영역에 있는 경우가 많다. However, in general, when driving, there are many cases where the main information is on the side rather than the front. For example, information such as a vehicle in the next lane cutting in or a person coming down the road from the sidewalk is on the side of the driver rather than in front. That is, important information is often located outside the camera image.

도 1은 차량에서 촬영된 영상을 도시한 것인데, 도 1을 참조하면 이러한 사실을 확인할 수 있다. 영상의 왼쪽 외곽영역(A)는 트럭이 정차되어 있고, 영상의 오른쪽 외곽영역(B)에는 사람이 차도로 내려와 있는 것을 확인 할 수 있다. FIG. 1 shows an image taken from a vehicle. Referring to FIG. 1 , this fact can be confirmed. It can be seen that the truck is stopped in the left outer area (A) of the image, and a person is coming down the road in the right outer area (B) of the image.

따라서 영상의 중앙 영역보다는 영상의 외곽 영역에 대한 정보를 정확히 전달할 필요가 있다. Therefore, it is necessary to accurately convey information about the outer region of the image rather than the central region of the image.

하지만 종래의 카메라로는 차량 주변의 주요 정보를 운전자에게 정확히 제공할 수 없다는 문제점이 있다.
However, there is a problem in that the conventional camera cannot accurately provide important information around the vehicle to the driver.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 촬영 대상물의 외곽 영역을 확대 촬영할 수 있는 카메라 렌즈를 제공하는 것이다.
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a camera lens capable of magnifying an outer region of an object to be photographed.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 렌즈는 상이 맺히는 상면을 향하는 일측면이 상면 방향으로 오목한 형상으로 형성된 제1 렌즈; 양측면이 볼록하게 형성된 제2 렌즈; 촬영 대상물을 향하는 일측면이 촬영 대상물 방향으로 볼록하게 형성되고 타측면이 오목하게 형성된 제3 렌즈; 촬영 대상물을 향하는 일측면이 촬영 대상물 방향으로 볼록하게 형성된 제4 렌즈; 및 촬영 대상물을 향하는 일측면이 오목하게 형성되고, 타측면이 상면를 향하는 방향으로 볼록하게 형성된 제 5렌즈를 포함한다. In order to solve the above technical problems, a camera lens according to an embodiment of the present invention includes: a first lens formed in a concave shape with one side facing the image surface on which the image is formed; a second lens with convex both sides; a third lens in which one side facing the subject is convex in the direction of the subject and the other side is concave; a fourth lens in which one side facing the object is convex in the direction of the object to be photographed; and a fifth lens in which one side facing the object to be photographed is concave and the other side is convex in a direction facing the image.

본 발명의 일실시예에서, 상기 제2렌즈는 볼록한 면이 상기 제1렌즈의 오목한 면과 곡률반경이 동일하게 형성될 수 있다. In an embodiment of the present invention, a convex surface of the second lens may have the same radius of curvature as a concave surface of the first lens.

본 발명의 일실시예에서, 상기 제4 렌즈는 볼록한 면이 상기 제3렌즈의 오목한 면과 곡률반경이 동일하게 형성될 수 있다. In an embodiment of the present invention, a convex surface of the fourth lens may have the same radius of curvature as a concave surface of the third lens.

본 발명의 일실시예에서, 상기 제2 렌즈는 중앙에서 외곽으로 갈수록 굴절률이 커지게 형성될 수 있다. In one embodiment of the present invention, the second lens may be formed to have a refractive index that increases from the center to the outside.

본 발명의 일실시예에서, 상기 제1 렌즈는 촬영 대상물을 향하는 면이 직선 또는 거의 직선에 가까운 형상으로 형성될 수 있다. In an embodiment of the present invention, the first lens may be formed to have a straight line or a shape close to a straight line on a surface facing the object to be photographed.

본 발명의 일실시예에서, 상기 제4 렌즈는 상면을 향하는 면이 직선 또는 거의 직선에 가까운 형상으로 형성될 수 있다.
In an embodiment of the present invention, the fourth lens may be formed in a shape with a surface facing the image plane as a straight line or a shape close to a straight line.

본 발명에 의하면, 카메라 장치에서 영상의 외곽 영역을 확대 촬영할 수 있다. According to the present invention, it is possible to enlarge the outer region of the image in the camera device.

따라서, 이러한 카메라 렌즈를 스테레오 카메라에 적용하면 외곽 영역에 대한 거리 정밀도를 향상시킬 수 있다.
Therefore, when such a camera lens is applied to a stereo camera, distance precision for an outer region can be improved.

도 1은 차량에 탑재된 카메라에 촬영된 영상을 도시한 것이다.
도 2는 스테레오 카메라에서 거리 측정 방법을 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 카메라 렌즈를 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 촬영된 영상의 화면비율 관계를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 카메라 렌즈의 광학계의 수차도를 나타낸 그래프이다. 1 illustrates an image captured by a camera mounted on a vehicle.
2 is a diagram illustrating a distance measurement method in a stereo camera.
3 is a cross-sectional view illustrating a camera lens according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating an aspect ratio relationship of an image captured according to an embodiment of the present invention.
5 is a graph showing an aberration diagram of an optical system of a camera lens according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Since the present invention can have various changes and can have various embodiments, specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, it should be understood to include all modifications, equivalents and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다. Hereinafter, a preferred embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 스테레오 카메라 장치의 거리 측정 원리를 도시한 것이다. 2 is a diagram illustrating a distance measurement principle of a stereo camera device.

도 2에 도시된 바와 같이, 스테레오 카메라 장치는 2개의 카메라(10, 20)를 포함한다. 이러한 2개의 카메라(10, 20)는 사전 결정된 베이스 라인 길이(B)만큼 서로 떨어지도록 배치된다. 이러한 카메라(10, 20)는 해당 이미지 센서(촬상 장치)와 촬상 렌즈(촬상광 시스템)을 포함한다. 이미지 센서(촬상 장치)는 CCD(Charge Coupled Device) 또는 CMOS(Complementary Metal Oxide SemiconductO1) 센서 등으로 이루어진다. 촬상 렌즈(촬상 광 시스템)는 이미지 센서(촬상 장치)의 촬상면 상에서 촬상 필드에 물체의 화상을 형성하도록 제공된다.As shown in FIG. 2 , the stereo camera device includes two cameras 10 and 20 . These two cameras 10 , 20 are arranged to be spaced apart from each other by a predetermined baseline length B. These cameras 10 and 20 include a corresponding image sensor (imaging device) and an imaging lens (imaging light system). The image sensor (imaging device) is formed of a CCD (Charge Coupled Device) or CMOS (Complementary Metal Oxide SemiconductO1) sensor or the like. An imaging lens (imaging optical system) is provided to form an image of an object in an imaging field on an imaging surface of an image sensor (imaging device).

초점 거리(f), 광학 중심(O1) 및 촬상면(S1)을 갖는 제1 카메라(10)와 초점 거리(f), 광학 중심(O2) 및 촬상면(S2)을 갖는 제2 카메라(20)는 거리(B)만큼 떨어지도록 평행하게 배치되어 있다. A first camera 10 having a focal length f, an optical center O1 and an imaging surface S1 and a second camera 20 having a focal length f, an optical center O2 and an imaging surface S2 are They are arranged parallel to each other so as to be separated by a distance (B).

이러한 구성에 의해, 제1 카메라(10)의 광학 중심(O1)로부터 광축 방향으로 거리(d)만큼 떨어진 물체(X)의 화상은 제1 카메라(10)의 촬상면(S1) 상의 위치(P1)에서 형성되며, 위치(P1)는 X와 광학 중심(O1)을 통과하는 직선 사이의 교차점이다.With this configuration, the image of the object X separated by a distance d from the optical center O1 of the first camera 10 in the optical axis direction is a position P1 on the imaging surface S1 of the first camera 10 Formed at , the position P1 is the intersection point between X and a straight line passing through the optical center O1.

한편, 제2 카메라(20)에서 물체(X)의 화상은 제2 카메라(20)의 촬상면(S2) 상의 위치(P2)에서 형성된다. 또한, 제2 카메라(20)의 광학 중심(O2)을 통과하고 직선에 평행한 직선은 점선으로 도시된다. 또한, 점선과 촬상면(S2) 사이의 교차점은 위치(P1')로 나타내며, 위치(P2)와 위치(P1') 사이의 거리는 거리(p)로 나타낸다.Meanwhile, in the second camera 20 , the image of the object X is formed at a position P2 on the imaging surface S2 of the second camera 20 . Also, a straight line passing through the optical center O2 of the second camera 20 and parallel to the straight line is shown as a dotted line. Further, the intersection point between the dotted line and the imaging plane S2 is indicated by the position P1', and the distance between the position P2 and the position P1' is indicated by the distance p.

거리(p)가 시차(parallax)로서 정의될 때, 삼각형(X-O1-O2)은 삼각형(O2-P1'-P2)과 닮은꼴이고, 광학 중심으로부터 물체(X)까지의 거리(d)는, 베이스 라인 길이(B)와 초점 거리(f)가 알려져 있다면, 수학식 d=B×f/p를 이용하여 거리 p에 기초하여 계산할 수 있다. When the distance p is defined as the parallax, the triangle X-O1-O2 resembles the triangle O2-P1'-P2, and the distance d from the optical center to the object X can be calculated based on the distance p using the equation d=B×f/p if the baseline length B and the focal length f are known.

상기와 같은 공식에 의해 동일 거리차에서 외곽부분을 확대하면 픽셀 디스패러티(pixel disparity) 및 깊이(depth) 분해능이 향상되는 효과가 발생한다. When the outer portion is enlarged from the same distance difference according to the above formula, an effect of improving pixel disparity and depth resolution occurs.

예를 들어, 중앙 영역은 기본 대비 약 0.7배의 배율로 촬영하고, 외곽영역은 기존 대비 약 2배의 배율로 촬영하게 되면, 동일 거리차에서 외곽 영역의 픽셀 디스패러티(disparity) 및 깊이 분해능을 두 배 향상 시킬 수 있다. For example, if the central area is photographed at a magnification of about 0.7 times the standard, and the outer area is photographed at a magnification of about 2 times compared to the existing one, pixel disparity and depth resolution of the outer area are reduced at the same distance. You can double the improvement.

따라서 본 발명에서는 영상의 외곽영역을 확대할 수 있는 카메라 렌즈의 구성을 개시한다.
Accordingly, the present invention discloses a configuration of a camera lens capable of magnifying an outer region of an image.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 카메라 렌즈의 구성을 도시한 것이다. 3 shows the configuration of a camera lens according to an embodiment of the present invention.

도 3에 도시된 것과 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 카메라 렌즈는 제1 렌즈(L1), 제2 렌즈(L2), 제3 렌즈(L3), 제4 렌즈(L4) 및 제5 렌즈(L5)를 포함한다. 3 , the camera lens according to an embodiment of the present invention includes a first lens (L1), a second lens (L2), a third lens (L3), a fourth lens (L4), and a fifth lens. (L5).

상기 제1 렌즈(L1)는 촬영 대상물을 향하는 방향으로 가장 바깥쪽에 배치된다. 촬영 대상물을 향하는 일측면(1)은 평평하거나 거의 직선에 가까운 형상이며, 반대편 일측면(2)은 오목한 형상을 하고 있다. The first lens L1 is disposed at the outermost side in a direction toward the object to be photographed. One side 1 facing the object to be photographed has a flat or almost straight shape, and the opposite side 2 has a concave shape.

상기 제2 렌즈(L2)는 양측이 모두 볼록한 형상의 볼록 렌즈이며 제1 렌즈(L2)를 투과한 빛을 소정의 굴절률로 굴절시킨다. 이때 제2 렌즈의 볼록한 면이 제1 렌즈의 오목한 면(2)에 접할 수 있도록 서로 동일한 곡률반경을 가지는 것이 바람직하다. 그리고 제2 렌즈(L2)는 렌즈의 부위에 따라 굴절률이 다르도록 형성된다. 즉, 렌즈의 중심부분의 굴절률이 작고 바깥쪽으로 갈수록 굴절률이 커도록 형성된다. 렌즈의 중심부분으로 입사된 광(R1)은 제2 렌즈에서 거의 귤절이 일어나지 않으나 렌즈의 외각부분으로 입사된 광(R3)는 굴절이 많이 일어나는 것을 확인 할 수 있다. The second lens L2 is a convex lens in which both sides are convex, and refracts light passing through the first lens L2 at a predetermined refractive index. In this case, it is preferable to have the same radius of curvature so that the convex surface of the second lens is in contact with the concave surface 2 of the first lens. In addition, the second lens L2 is formed to have a different refractive index depending on the part of the lens. That is, it is formed such that the refractive index of the central portion of the lens is small and the refractive index increases toward the outside. It can be seen that the light R1 incident to the center of the lens hardly undergoes refraction in the second lens, but the light R3 incident to the outer shell of the lens undergoes a lot of refraction.

상기 제3 렌즈(L3)는 촬영 대상물 쪽을 항하는 일측면(3)이 촬영 대상물 쪽으로 볼록한 형상을 하고 있으며 다른 일측면(4) 또한 촬영 대상물 쪽으로 구면을 형성해 오목한 형상을 하고 있다. The third lens (L3) has a convex shape on one side 3 facing the object to be photographed, and the other side 4 also has a concave shape by forming a spherical surface toward the object to be photographed.

상기 제4 렌즈(L4)는 촬영 대상물 쪽을 향하는 일측면(5)이 촬영 대상물 쪽으로 볼록한 형상을 하고 있으며 다른 일측면(6)은 평평하거나 거의 평평한 형상을 하고 있다. 이때 제4 렌즈(L4)의 볼록한 면(5)은 제3 렌즈의 오목한 면(4)에 접할 수 있도록 동일한 곡율반경을 가지는 것이 바람직하다. One side 5 of the fourth lens L4 has a convex shape toward the object to be photographed, and the other side 6 has a flat or almost flat shape. At this time, it is preferable that the convex surface 5 of the fourth lens L4 has the same radius of curvature so as to be in contact with the concave surface 4 of the third lens.

상기 제5 렌즈(L5)는 촬영 대상물 쪽으로 향하는 일측면(7)이 오목한 형상을 하고 있으며 다른 일측면(8)은 상(象) 쪽으로 볼록한 형상을 하고 있다. One side 7 of the fifth lens L5 has a concave shape, and the other side 8 has a convex shape toward the image.

또한, 상기 제5 렌즈(L5)와 상(像)면(9) 사이에는 광학계를 경유하는 광 중에 과도한 적외선을 차단하기 위한 적외선 필터나 적외선 필터가 코팅된 커버 글라스로 구성된 광학적 필터(미도시)가 구비될 수 있다.In addition, between the fifth lens (L5) and the image plane (9), an infrared filter for blocking excessive infrared rays in the light passing through the optical system or an optical filter composed of a cover glass coated with an infrared filter (not shown) may be provided.

상기와 같은 구성에 의해 렌즈의 중앙 부분으로 입사되는 빛은 제1 광경로(R1)를 형성하고 상면(9)에 축소된 상(S1)이형성되고, 중앙 부분을 조금 벗어나 입사되는 빛은 제2 광경로(R2)를 형성하고 상면(9)에 조금 확대된 상(S2)이 형성되고, 렌즈의 가장 외곽으로 입사되는 빛은 제3 광경로(R3)을 형성하고 상면(9)에 가장 확대된 상(S3)이 형성된다. By the above configuration, the light incident to the central portion of the lens forms a first optical path R1 and a reduced image S1 is formed on the image surface 9, and the light incident slightly outside the central portion forms the second optical path R1. An optical path R2 is formed and a slightly enlarged image S2 is formed on the image surface 9 , and the light incident to the outermost part of the lens forms a third optical path R3 and is most enlarged on the image surface 9 . A phase S3 is formed.

상기와 같은 렌즈 구조에 의해 촬영 영상의 중앙부분은 축소되고, 영상의 외곽은 확대된 영상을 획득할 수 있다.
By the lens structure as described above, it is possible to obtain an image in which the central portion of the captured image is reduced and the outer portion of the image is enlarged.

도 4은 본 발명의 실시예에 따른 카메라 렌즈에 촬영된 영상의 화면비율 관계를 표시한 것으로 도 4(a)는 기존의 화면을 도시한 것이고, 도 4(b)는 본 발명의 실시예에 따른 화면을 도시한 것이다. 4 is a diagram showing the aspect ratio relationship of an image captured by a camera lens according to an embodiment of the present invention. FIG. 4(a) shows a conventional screen, and FIG. The following screen is shown.

종래에는 모든 화면이 동일한 배율로 촬영되기 때문에 정사각형 형태의 격자로 나타나지만, 본 실시예에 따르면 중앙부분은 축소되고 외곽부분은 확대되기 때문에 되시된 바와 같이 화면의 중앙으로 오목한 형태로 휘어진 형태로 표시된다. Conventionally, because all screens are photographed at the same magnification, they appear as a square grid, but according to this embodiment, the central part is reduced and the outer part is enlarged, so as shown above, it is displayed in a curved shape concave toward the center of the screen. .

화면의 중앙 영역은 기존에 비해 배율을 낮추고 외곡 영역은 배율을 높여 중앙부분은 작게, 외곽부분은 크게 나타낸 것이다. The central area of the screen has a lower magnification compared to the previous one, and the curved area has a higher magnification, so that the center part is small and the outer part is large.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 카메라 렌즈의 수차를 도시한 그래프이다.
5 is a graph illustrating aberrations of a camera lens according to an embodiment of the present invention.

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
Although the embodiments according to the present invention have been described above, these are merely exemplary, and those of ordinary skill in the art will understand that various modifications and equivalent ranges of embodiments are possible therefrom. Accordingly, the true technical protection scope of the present invention should be defined by the following claims.

L1: 제1 렌즈 L2: 제2 렌즈
L3: 제3 렌즈 L4: 제4 렌즈
L5: 제5 렌즈 R1: 제1 광경로
R2: 제2 광경로 R3: 제3 광경로L1: first lens L2: second lens
L3: Third lens L4: Fourth lens
L5: fifth lens R1: first optical path
R2: second light path R3: third light path

Claims

a first lens having a concave image side;
a second lens in which both sides are convex;
a third lens in which the water side is convex and the image side is concave;
a fourth lens having a convex water side; and
A fifth lens having a concave water side and a convex image side;
The first to fifth lenses are sequentially arranged from the object side to the image side,
A camera lens having the same radius of curvature between the image side surface of the first lens and the water side surface of the second lens.

delete

According to claim 1,
A camera lens having the same curvature radius of the water side surface of the fourth lens and the image side surface of the third lens.

According to claim 1,
The second lens is a camera lens, characterized in that the refractive index increases from the center to the outside.

According to claim 1,
A camera lens in which the water side of the first lens is formed as a flat surface.

According to claim 1,
An image side surface of the fourth lens is a camera lens formed in a plane.