KR200422729Y1 - Optical system for security camera with special lens arragement - Google Patents
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Abstract
본 고안은 특수한 렌즈배열을 이용한 감시카메라용 광학계에 관한 것으로서, 물체측에 볼록면을 갖고 상측으로는 오목면을 갖는 음[(-)Power]의 배율렌즈이며, 구면으로 형성된 제1렌즈와; 물체측에 볼록면 또는 오목면을 갖고 상측으로는 볼록면을 갖는 양[(+)Power]의 배율렌즈이며, 구면으로 형성된 제2렌즈와; 물체측 및 상측 모두에 볼록면을 갖는 양[(+)Power]의 배율렌즈이며, 구면으로 형성된 제3렌즈와; 물체측에 오목면을 갖고 상측으로는 오목 또는 볼록면을 갖는 음[(-)Power]의 배율렌즈이며, 초고굴절의 구면렌즈로 형성된 제4렌즈와; 상기 제1렌즈로부터 입사되는 빛을 선택적으로 수렴하는 조리개를 포함하여 이루어지게 하는 것을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.The present invention relates to an optical system for surveillance cameras using a special lens array, which is a negative [(-) Power] magnification lens having a convex surface on an object side and a concave surface on an image side, and comprising: a first lens formed of a spherical surface; A second lens having a positive ((+) Power] magnification lens having a convex surface or a concave surface on an object side and a convex surface on an image side, and having a spherical surface; A third lens having a positive [(+) Power] magnification lens having convex surfaces on both the object side and the image side, and having a spherical surface; A fourth lens having a negative [(-) Power] magnification lens having a concave surface on the object side and a concave or convex surface on the object side, and formed of an ultra-high refractive spherical lens; It is characterized in that the technical configuration to include an aperture for selectively converging the light incident from the first lens.
본 고안에 의하면, 특수한 고굴절 구면렌즈를 배열함으로써 광학계의 밝기 및 해상력을 크게 향상시킬 수 있고, 광학계의 소형 제작으로 협소한 공간에 용이한 장착을 가능하게 함은 물론 CCD카메라나 CMOS카메라에 두루 사용할 수 있으며, 비구면렌즈의 구성없이도 그에 버금가는 밝기 및 해상력을 구비할 수 있게 할 뿐만 아니라 구면렌즈의 구성으로도 메가 픽셀(Mega-pixel)급 성능을 발휘되게 한다.According to the present invention, by arranging a special high refractive spherical lens, the brightness and resolution of the optical system can be greatly improved, and the compact manufacturing of the optical system enables easy mounting in a narrow space and can be used in a CCD camera or a CMOS camera. It is possible to provide brightness and resolution comparable to that of the aspherical lens without the aspherical lens, and to provide the mega-pixel performance even with the aspherical lens.
Description
도 1은 본 고안에 따른 감시카메라용 광학계의 배열상태 중 78도의 화각을 특징으로 하는 광학계를 나타낸 도면.1 is a view showing an optical system characterized by an angle of view of 78 degrees of the arrangement of the optical system for surveillance cameras according to the present invention.
도 2는 본 고안에 따른 감시카메라용 광학계의 배열상태 중 92도의 화각을 특징으로 하는 광학계를 나타낸 도면.2 is a view showing an optical system characterized by an angle of view of 92 degrees of the arrangement of the optical system for surveillance cameras according to the present invention.
도 3은 본 고안에 따른 감시카메라용 광학계의 배열상태 중 120도의 화각을 특징으로 하는 광학계를 나타낸 도면.3 is a view showing an optical system characterized by an angle of view of 120 degrees of the arrangement of the optical system for surveillance cameras according to the present invention.
도 4a 내지 도 4d는 도 1에 나타낸 78도 화각을 특징으로 하는 광학계의 수차특성을 나타낸 도면.4A to 4D are diagrams showing aberration characteristics of an optical system characterized by an angle of view of 78 degrees shown in FIG.
도 5a 내지 도 5d는 도 2에 나타낸 92도 화각을 특징으로 하는 광학계의 수차특성을 나타낸 도면.5A to 5D show aberration characteristics of an optical system characterized by a 92 degree angle of view shown in FIG.
도 6a 내지 도 6d는 도 3에 나타낸 120도 화각을 특징으로 하는 광학계의 수차특성을 나타낸 도면.6A to 6D are diagrams showing aberration characteristics of the optical system characterized by the 120-degree field of view shown in FIG.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
10: 제1렌즈 20: 제2렌즈10: first lens 20: second lens
30: 제3렌즈 40: 제4렌즈30: third lens 40: fourth lens
50: 조리개 60: 윈도우글라스50: aperture 60: window glass
70: 촬상소자70: imaging device
본 고안은 감시카메라용 광학계에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 구면의 특수한 초고굴절 렌즈를 배열함과 아울러 특수 구면렌즈의 물성특성을 최대한 이용함으로써 밝기와 해상도를 크게 증대시킬 수 있도록 한 특수한 렌즈배열을 이용한 감시카메라용 광학계에 관한 것이다.The present invention relates to an optical system for surveillance cameras, and more specifically, to arrange a spherical ultra-high refractive lens and to utilize a special spherical lens property to maximize the brightness and resolution. It relates to the optical system for surveillance cameras used.
기존의 저가형 감시카메라는 주로 아파트의 주차장이나 엘리베이터 등의 폐쇄적인 공간이나 또는 공장 등의 사람이 직접 모니터링하기 부적합한 곳에 많이 사용되어 왔다.Existing low-cost surveillance cameras have been mainly used in closed spaces such as parking lots and elevators in apartments or in places where people such as factories are not suitable for direct monitoring.
이러한 감시카메라에 사용되는 기존의 구면렌즈는 상면만곡이나 왜곡이 크고 주변광량이 30% 내지 60% 미만까지 현저하게 저하됨으로써 광학성능을 저하시키는 문제점이 있었으며, 특히 CMOS 카메라에는 주변광량이 70% 이상인 렌즈가 사용되어야 하는데 이에 기존의 광학계 적용이 어려웠을 뿐더러 CMOS 카메라에 적합한 렌즈의 개발이 현재까지 이루어지지 않고 있다.Conventional spherical lenses used in such surveillance cameras have a problem of deteriorating optical performance due to large image curvature or distortion and a significant decrease in ambient light amount of less than 30% to less than 60%. Lenses should be used, which makes it difficult to apply the existing optical system and development of a lens suitable for a CMOS camera has not been made until now.
나아가, 시장이 급격하게 성장하고 있고 그에 따라 응용분야가 다양해지고 있음에 의해 이미지 센서(image sensor) 기술의 향상과 더불어 더욱 우수한 광학성능을 지닌 카메라를 시장에서 요구하고 있다.In addition, the market is rapidly growing, and accordingly, the application fields are diversified, and thus, there is a demand for a camera having better optical performance as well as an improvement in image sensor technology.
본 고안은 상술한 바와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 그 목적으로 하는 바는 구면의 특수한 초고굴절 렌즈를 배열함과 아울러 특수렌즈의 물성특성을 최대한 이용함으로써 비구면을 이용한 광학계 성능에 버금가는 밝기와 해상도를 구비할 수 있도록 하며, 이를 통해 기존 감시카메라용 광학계의 해상력이 일정수준 이상 올라가지 못하는 문제점을 극복하도록 하고 메가 픽셀(Mega-pixel)급 성능을 발휘할 수 있도록 한 특수한 렌즈배열을 이용한 감시카메라용 광학계를 제공하는데 있다.The present invention was conceived in view of the above-described problems, and its purpose is to arrange spherical ultrahigh refractive lenses and to make the most of the properties of special lenses to achieve the brightness comparable to the performance of optical systems using aspherical surfaces. It has a special lens array to overcome the problem that the resolution of the existing optical system for surveillance cameras does not rise above a certain level and to achieve mega-pixel performance. It is to provide an optical system for.
또한, 본 고안은 주변광량비가 90% 이상을 형성하도록 설계함으로써 렌즈의 중심과 주변의 밝기차이를 해소할 수 있도록 하여 CCD 및 CMOS 카메라에 두루 사용할 수 있도록 한 특수한 렌즈배열을 이용한 감시카메라용 광학계를 제공하는데 있다.In addition, the present invention is designed to form an ambient light ratio of more than 90% to solve the difference in brightness between the center and the surrounding of the lens to provide a surveillance camera optical system using a special lens array that can be used throughout CCD and CMOS cameras To provide.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 다수개의 구면렌즈가 배열 조립되어 구성되는 감시카메라용 광학계에 있어서, 물체측에 볼록면을 갖고 상측으로는 오목면을 갖는 음[(-)Power]의 배율렌즈이며, 구면으로 형성된 제1렌즈와; 물체측에 볼록면 또는 오목면을 갖고 상측으로는 볼록면을 갖는 양[(+)Power]의 배율렌즈이며, 구면으로 형성된 제2렌즈와; 물체측 및 상측 모두에 볼록면을 갖는 양[(+)Power]의 배율렌즈이며, 구면렌으로 형성된 제3렌즈와; 물체측에 오목면을 갖고 상측으로는 오목 또는 볼록면을 갖는 음[(-)Power]의 배율렌즈이며, 초고굴절 의 구면렌즈로 형성된 제4렌즈와; 상기 제1렌즈로부터 입사되는 빛을 선택적으로 수렴하는 조리개를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object is a negative [(-) Power] optical system having a convex surface on the object side and a concave surface on the object side in the optical system for surveillance cameras composed of a plurality of spherical lenses are arranged and assembled A first lens having a magnification lens and formed into a spherical surface; A second lens having a positive ((+) Power] magnification lens having a convex surface or a concave surface on an object side and a convex surface on an image side, and having a spherical surface; A third lens having a positive [(+) Power] magnification lens having convex surfaces on both the object side and the image side, and formed of spherical len; A fourth lens having a negative ((-) Power) magnification lens having a concave surface on the object side and a concave or convex surface on the object side, and formed of an ultra-high refractive spherical lens; And an aperture for selectively converging the light incident from the first lens.
여기서, 상기 제4렌즈는 호야(hoya)사의 FDS1렌즈, 쇼트(schott)사의 SF58렌즈나 SF59렌즈, 오하라(ohara)사의 PBH21렌즈나 PBH71렌즈 및 PBH72렌즈 중에서 선택된 어느 하나로 구성함이 바람직하다.Here, the fourth lens is preferably one selected from Hoya's FDS1 lens, Schott's SF58 lens, SF59 lens, Ohara's PBH21 lens, PBH71 lens, and PBH72 lens.
상기 제1렌즈에서 상까지의 거리인 초점 거리를 f, 상기 제4렌즈의 상측면에서 상까지의 거리인 후면 초점거리를 B라 할 때, 1.28 ≤ B/f ≤ 2.78인 조건을 만족하는 것이 바람직하다.When the focal length, which is the distance from the first lens to the image, is f, and the rear focal length, which is the distance from the image side surface to the image of the fourth lens, is B, satisfying a condition of 1.28 ≦ B / f ≦ 2.78 desirable.
상기 제1렌즈에서 제4렌즈까지의 거리인 광학전장을 T, 전체 렌즈계의 초점 거리를 f라 할 때, T/f ≤ 4.53인 조건을 만족하는 것이 바람직하다.When the optical length, which is the distance from the first lens to the fourth lens, is T and the focal length of the entire lens system is f, it is preferable to satisfy the condition of T / f ≦ 4.53.
상기 제4렌즈는 굴절률(n)이 1.90≤n≤1.95이고, 분산율(v)이 20≤v≤22인 조건을 만족하는 것이 바람직하다.The fourth lens preferably satisfies a condition in which the refractive index n is 1.90 ≦ n ≦ 1.95 and the dispersion ratio v is 20 ≦ v ≦ 22.
이하, 첨부한 도면 및 도표를 참조하면서 본 고안의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings and diagrams.
본 고안의 특수한 렌즈배열을 이용한 감시카메라용 광학계는 양과 음의 배율을 갖는 3매의 구면렌즈와 음의 배율을 갖는 1매의 특수한 초고굴절 구면렌즈를 이용하여 광학계를 구성하는 것으로서, 구면렌즈에 의한 구성으로도 색수차를 보정하여 비구면렌즈를 포함하는 광학계의 광학성능에 버금가는 밝기와 해상력을 구비할 수 있도록 한 것이다.The optical system for surveillance cameras using the special lens array of the present invention is composed of three spherical lenses with positive and negative magnification and one special ultra-high refractive spherical lens with negative magnification. In this configuration, chromatic aberration is corrected to provide brightness and resolution comparable to optical performance of an optical system including an aspherical lens.
도 1 내지 도 3은 본 고안에 의한 특수한 렌즈배열을 이용한 감시카메라용 광학계의 화각특성에 따른 배열상태를 나타낸 도면으로서, 도 1은 78도의 화각특성을 갖는 배열상태이고, 도 2는 92도의 화각특성을 갖는 배열상태이며, 도 3은 120도의 화각특성을 갖는 배열상태를 갖는 도면이다.1 to 3 are views showing the arrangement according to the field of view characteristics of the optical system for surveillance cameras using a special lens array according to the present invention, Figure 1 is an arrangement state having an angle of view of 78 degrees, Figure 2 is an angle of view of 92 degrees It is an arrangement state with a characteristic, FIG. 3 is a figure which has an arrangement state with an angle of view characteristic of 120 degree | times.
도 1 내지 도 3에 나타낸 바와 같이, 본 고안에 의한 특수한 렌즈배열을 이용한 감시카메라용 광학계는 4장의 구면렌즈(10)(20)(30)(40)로 형성되는 렌즈계와, 조리개(50)와, 윈도우글라스(60)와, 촬상소자(70)를 포함하는 구성으로 이루어진다.1 to 3, the optical system for surveillance cameras using a special lens array according to the present invention is a lens system formed of four
이때, 상기 윈도우글라스(60)의 물체측 앞에는 칼라(color)의 색상보정을 위한 IR cutoff filter 등의 광학필터(미 도시됨)가 더 구비될 수 있다.In this case, an optical filter (not shown) such as an IR cutoff filter for color correction of color may be further provided in front of the object side of the
상기 렌즈계는, 물체측에 볼록면(R1)을 갖고 상측으로는 오목면(R2)을 갖는 음[(-)Power]의 배율렌즈인 제1렌즈(10)와; 물체측에 볼록면 또는 오목면(R3)을 갖고 상측으로는 볼록면(R4)을 갖는 양[(+)Power]의 배율렌즈인 제2렌즈(20)와; 물체측 및 상측 모두에 볼록면(R5)(R6)을 갖는 양[(+)Power]의 배율렌즈인 제3렌즈(30)와; 물체측에 오목면(R7)을 갖고 상측으로는 오목 또는 볼록면(R8)을 갖는 음[(-)Power]의 배율렌즈인 제4렌즈(40)로 구성된다.The lens system comprises: a first lens (10) which is a negative ((-) Power) magnification lens having a convex surface (R1) on an object side and a concave surface (R2) on an image side; A
여기서, 상기 제2렌즈(20)의 물체측면(R3)은 도 1에서와 같은 78도 화각 형성시에는 오목면을 갖도록 하고, 도 2 및 도 3에서와 같은 92도 및 120도 화각 형성시에는 볼록면을 갖도록 구성함이 바람직하다.Here, the object side surface R3 of the
또한, 상기 제4렌즈(40)의 상측면(R8)은 도 1에서와 같은 78도 화각 형성시 에는 볼록면을 갖도록 하고, 도 2 및 도 3에서와 같은 92도 및 120도 화각 형성시에는 오목면을 갖도록 구성함이 바람직하다.In addition, the image side surface R8 of the
상기 제1렌즈(10) 내지 제4렌즈(40)는 모두 구면렌즈이며, 특히 상기 제4렌즈(40)를 초고굴절을 갖는 구면의 특수렌즈로 구성하고 적절한 배율의 조합 및 분배를 통해 색수차를 개선되게 함으로써 밝기와 해상도를 크게 향상시킬 수 있도록 한 것이다.The
상기 제1렌즈(10)는 비교적 환경에 강한 크라운(crown)계열의 분산계수가 큰 구면렌즈를 사용하는 것이 바람직하다 할 수 있으며, 예를 들어 호야(hoya)사의 BACD렌즈나 BAC4렌즈 등을 사용할 수 있다.As the
상기 제2렌즈(20)와 제3렌즈(30)는 플린트-크라운(flint-crown)계열의 일반적인 고굴절 구면렌즈로 구성함으로써, 렌즈계의 전반적인 배율(power)을 맞출 수 있도록 한다.The
상기 제4렌즈(40)는 플린트(flint)계열의 초고굴절 구면렌즈를 사용하는 것이 바람직하다 할 수 있으며, 특히 상기 제4렌즈는 호야(hoya)사의 FDS1렌즈, 쇼트(schott)사의 SF58렌즈나 SF59렌즈, 오하라(ohara)사의 PBH21렌즈나 PBH71렌즈 및 PBH72렌즈 중에서 선택된 어느 하나로 구성되게 한다.The
여기서, 일반적으로 초고굴절 렌즈는 고굴절 재질에서 빛의 투과율이 현저하게 떨어지는 현상이 발생됨에 의해 밝기가 높은 CCTV용의 감시카메라에 잘 적용하지 않는 실정이나, 본 고안에서는 초고굴절의 제4렌즈가 수차를 보정할 수 있으면서 가장 콤팩트하고 얇은 렌즈의 특성을 지니고 있으므로 이러한 특성을 살려 광학 계의 소형화 및 경량화를 구현할 수 있도록 한 것이다.Here, in general, the ultra-high refractive lens is not applied to a high-brightness CCTV surveillance camera due to the phenomenon that the light transmittance of the high refractive material is significantly decreased, but in the present invention, the ultra-high refractive fourth lens is aberration. It has the characteristics of the most compact and thinnest lens that can be corrected.
또한, 본 고안에서는 초고굴절 특성을 갖는 제4렌즈(40)의 특수렌즈를 상측에 가깝도록 배열 설계하고 굴절율과 분산율을 고려한 렌즈 형상을 갖게 함으로써 초고굴절렌즈의 단점인 투과율의 급격한 저하를 극복하여 상이 어두워지는 현상을 없앴으며 오히려 밝기의 증대효과를 발휘되게 한 것이다.In addition, in the present invention, the special lens of the
상기 조리개(50)는 상기 제1렌즈(10)와 제2렌즈(20)의 사이에 설치되며, 상기 제1렌즈(10)로부터 입사되는 빛을 선택적으로 수렴하는 기능을 수행하게 된다.The
상기 윈도우글라스(60)는 상기 제4렌즈(40)와 촬상소자(70)의 사이에 설치되며 상기 촬상소자(70)의 보호 및 이물질 유입 등을 방지되게 한다.The
상기 촬상소자(70)는 CCD센서 또는 CMOS센서를 포함하는 구성이며, 빛을 전기적 신호로 전환시켜 영상정보를 입력하는 기능을 수행하게 된다.The
나아가, 상기 제1렌즈(10)와 제2렌즈(20)는 조리개(50)를 사이에 두고 일정간격 이격되어 배열되게 하고, 상기 제3렌즈(30)와 제4렌즈(40)는 서로 면접촉되도록 맞닿게 하여 접합 배열되게 함으로써 접합부 색수차를 동시에 보정할 수 있도록 한다.Furthermore, the
부연하면, 본 고안의 광학계는 초점 컨트롤 및 렌즈 배율(power)을 위해 구비되는 3매의 일반적인 구면렌즈(10)(20)(30)와 1매의 특수한 초고굴절 구면렌즈(40)를 복합적으로 조립 구성함과 더불어 적절한 배율로 분배함으로써 수차보정을 양호하게 하고, 특히 구면수차와 자오상면만곡(tangential field curvature)의 보정상태가 양호해지도록 함과 아울러 양산성을 향상시킬 수 있도록 한 것이다.In other words, the optical system of the present invention combines three general
또한, 본 고안에서는 광학계의 광학전장을 21.5mm로, 구경비는 F/2.5로, 화각(시계각)은 78도와 92도 및 120도를 형성하도록 구성하였으며, 상기 제1렌즈(10) 내지 제4렌즈(40)는 다음의 조건 1,2,3을 만족하도록 설계된다.In addition, in the present invention, the optical length of the optical system is 21.5mm, the aperture ratio is F / 2.5, and the angle of view (clock angle) is configured to form 78 degrees, 92 degrees, and 120 degrees, and the
[조건 1][Condition 1]
1.28 ≤ B/f ≤ 2.781.28 ≤ B / f ≤ 2.78
여기서, 상기 제1렌즈(10)에서 상까지의 거리인 초점 거리를 f, 상기 제4렌즈(40)의 상측면에서 상까지의 거리인 후면 초점거리(back focal length)를 B라 한다.Here, f is a focal length that is the distance from the
[조건 2][Condition 2]
T/f ≤ 4.53T / f ≤ 4.53
여기서, 광학계의 첫 번째 제1렌즈(10)에서 마지막 제4렌즈(40)까지의 거리를 T라 하고, 전체 렌즈계의 초점거리를 f라 한다.Here, the distance from the first
[조건 3][Condition 3]
1.48≤n≤1.80, 35≤v≤65 [제1렌즈]1.48≤n≤1.80, 35≤v≤65 [First Lens]
1.48≤n≤1.80, 40≤v≤85 [제2렌즈]1.48≤n≤1.80, 40≤v≤85 [second lens]
1.48≤n≤1.80, 40≤v≤85 [제3렌즈]1.48≤n≤1.80, 40≤v≤85 [Third Lens]
1.90≤n≤1.95, 20≤v≤22 [제4렌즈]1.90 ≦ n ≦ 1.95, 20 ≦ v ≦ 22 [Fourth Lens]
여기서, n은 렌즈의 굴절율이고, v는 렌즈의 분산율이다.Where n is the refractive index of the lens and v is the dispersion of the lens.
또한, 다음의 표 1 내지 표 3은 상술한 구성 및 조건에 의해 구성되는 본 고안의 광학계에 대하여 곡률반경, 중심간격, 굴절율, 분산계수(분산율) 등을 분석한 결과를 나타낸 것으로서, 화각특성에 따른 각각의 광학계 데이터를 나타낸 것이다.In addition, Tables 1 to 3 below show the results of analyzing the radius of curvature, the center interval, the refractive index, the dispersion coefficient (dispersion rate), and the like of the optical system of the present invention configured by the above-described configuration and conditions. Each optical system data is shown accordingly.
[표 1] 본 고안의 78도 화각특성을 갖는 광학계 데이터[Table 1] Optical system data with 78-degree field of view
여기서, 상기 각 데이터는 유효초점거리(EFL; Effective Focal Length) 1.0mm으로 표준화(normalization)된 수치이다.Here, each of the data is a value normalized to 1.0 mm of effective focal length (EFL).
[표 2] 본 고안의 92도 화각특성을 갖는 광학계 데이터[Table 2] Optical system data with 92-degree field of view
여기서, 상기 각 데이터는 유효초점거리(EFL; Effective Focal Length) 1.0mm으로 표준화(normalization)된 수치이다.Here, each of the data is a value normalized to 1.0 mm of effective focal length (EFL).
[표 3] 본 고안의 120도 화각특성을 갖는 광학계 데이터[Table 3] Optical system data with 120 degree angle of view
여기서, 상기 각 데이터는 유효초점거리(EFL; Effective Focal Length) 1.0mm으로 표준화(normalization)된 수치이다.Here, each of the data is a value normalized to 1.0 mm of effective focal length (EFL).
이러한 본 고안은 투영측정기(PROFILE PROJECTOR)를 통해 측정한 해상력 측정치와 유효경, 구면계(SPHEROMETER)로 전체 렌즈계의 초점거리 측정치를 f, 후면 초점거리를 B, 광학계의 첫 번째 제1렌즈(10)에서 마지막 제4렌즈(40)까지의 거리를 T, 투영검사기에 의한 화각측정치 θ, 해상력 측정치의 중심(CR)과 주변(PR)이 구경비(f/dl = F/2.5)라 할 때, 본 고안에 의한 광학계의 렌즈 형상과 렌즈 배열이 상기한 바와 같은 조건 1, 2, 3을 모두 만족시키고 있음을 알 수 있다.The present invention is a focal length measurement of the entire lens system by the resolution measurement measured by the PROFILE PROJECTOR and the effective diameter, spherometer f, the rear focal length is B, the first
즉, [조건 1]That is, [condition 1]
1.28 ≤ B/f ≤ 2.78과,1.28 ≤ B / f ≤ 2.78,
[조건 2][Condition 2]
T/f ≤ 4.53와,With T / f ≤ 4.53,
[조건 3][Condition 3]
1.48≤n≤1.80, 35≤v≤65 [제1렌즈]1.48≤n≤1.80, 35≤v≤65 [First Lens]
1.48≤n≤1.80, 40≤v≤85 [제2렌즈]1.48≤n≤1.80, 40≤v≤85 [second lens]
1.48≤n≤1.80, 40≤v≤85 [제3렌즈]1.48≤n≤1.80, 40≤v≤85 [Third Lens]
1.90≤n≤1.95, 20≤v≤22 [제4렌즈]를 만족시키고 있다.1.90≤n≤1.95 and 20≤v≤22 [fourth lens] are satisfied.
따라서, 본 고안에 의한 특수한 렌즈배열을 이용한 감시카메라용 광학계는 광학전장 21.5mm, 구경비 F/2.5 및 78도/92도/120도의 화각(시계각) 특성을 갖는 광학성능을 발휘하게 되는 것이다.Therefore, the optical system for surveillance cameras using a special lens array according to the present invention exhibits optical performance with an optical field length of 21.5 mm, an aperture ratio of F / 2.5, and an angle of view (clock angle) of 78 degrees / 92 degrees / 120 degrees.
한편, 도 4a 내지 도 6d는 본 고안에 있어 78도와 92도 및 120도의 다른 화각특성을 갖는 특수한 렌즈배열을 이용한 감시카메라용 광학계의 수차특성을 나타낸 분석 그래프이다.On the other hand, Figures 4a to 6d is an analysis graph showing the aberration characteristics of the optical system for surveillance cameras using a special lens array having different angle of view characteristics of 78 degrees, 92 degrees and 120 degrees in the present invention.
여기서, 도 4a와 도 5a 및 도 6a는 자오상면 수차와 구결상면 수차를 각각 광축 상의 0, 0.7, 1.0 영역에서 나타낸 것이고, 도 4b와 도 5b 및 도 6b는 초점거리에 따른 자오상면 만곡(T: Tangential Field Curvature) 및 구결상면 만곡(S: Sagittal Field Curvature)의 비점수차를 나타낸 것이고, 도 4c와 도 5c 및 도 6c는 백분왜곡(Distortion)을 나타낸 것이며, 도 4d와 도 5d 및 도 6d는 측면색수차(Chromatic Lateral Aberration)를 나타낸 것이다. 이때, 도 4b와 도 5b 및 도 6b에 있어서 구결상면 만곡(S)은 (×)표시를 갖는 선이고, 자오상면 만곡(T)은 (-)표시를 갖는 선이다.4A, 5A, and 6A show meridian aberrations and spherical aberrations in regions 0, 0.7, and 1.0 on the optical axis, respectively, and FIGS. 4B, 5B, and 6B show meridian top surface curvature according to a focal length (T). : Shows astigmatism of Tangential Field Curvature) and Sagittal Field Curvature (S), FIGS. 4C, 5C, and 6C show distortion, and FIGS. 4D, 5D, and 6D It shows lateral chromatic aberration. At this time, in FIG. 4B, FIG. 5B, and FIG. 6B, the curved surface curvature S is a line which has (x) mark, and the meridional surface curve T is a line which has (-) mark.
이러한 도 4a 내지 도 6d의 분석 그래프에서 보여주는 바와 같이, 본 고안에 따른 특수한 렌즈배열을 이용한 감시카메라용 광학계는 거의 모든 필드에서 상들의 값이 축에 인접하게 나타나고 있어 구면수차나 자오상면 수차, 백분왜곡, 색수차의 보정 상태가 양호함을 나타내고 있으며 밝기가 향상된 매우 효과적인 설계가 이루 어졌음을 나타내고 있다.As shown in the analysis graphs of FIGS. 4A to 6D, the optical system for a surveillance camera using a special lens array according to the present invention shows values of images in almost all fields adjacent to an axis, so that spherical aberration, meridian surface aberration, and powder powder. It shows that the correction state of distortion and chromatic aberration is good, and that the design which has improved the brightness is achieved.
또한, 광학계에서 왜곡 수차는 상 거리와 물체 거리가 비슷할 때 최소가 되는 점을 감안하여 볼 때, 기존의 일반적인 광학계에서는 렌즈의 형상과 굴절능의 배치 및 조리개의 위치를 조정하여 왜곡 수차를 보정하는데, 본 고안에서는 초고굴절의 특수한 구면렌즈를 배열함에 의해 구면수차 및 자오상면 수차의 보정상태를 양호하게 하고 밝기를 향상시킬 수 있도록 한 것이다.In addition, in view of the fact that the distortion aberration in the optical system is minimized when the image distance and the object distance are similar, the conventional optical system corrects the distortion aberration by adjusting the shape of the lens, the arrangement of the refractive power, and the position of the aperture. In the present invention, by arranging a special spherical lens of ultra high refractive index, it is possible to improve the correction state of spherical aberration and meridian aberration and to improve brightness.
이상에서 설명한 바와 같이 본 고안에 따른 특수한 렌즈배열을 이용한 감시카메라용 광학계에 의하면, 특수한 초고굴절 구면렌즈를 배열함으로써 광학계의 밝기 및 해상력을 크게 향상시킬 수 있게 하였으며, 광학계의 소형화 제작이 가능하여 협소한 공간에 광학계의 용이한 장착을 가능하게 함은 물론 응용범위를 확대시킬 수 있게 한다.As described above, according to the optical system for surveillance cameras using a special lens array according to the present invention, by arranging a special ultra-high refractive spherical lens, the brightness and resolution of the optical system can be greatly improved, and the optical system can be miniaturized and manufactured. Easily mounting the optical system in one space as well as to extend the application range.
또한, 표준렌즈에 비해 화각이 매우 큰 광각을 형성하므로 넓은 영역을 촬영할 수 있으며, 비구면렌즈의 구성없이도 그에 버금가는 밝기 및 해상력을 구비할 수 있게 할 뿐만 아니라 구면렌즈의 구성만으로도 메가 픽셀(Mega-pixel)급 성능을 발휘하는 광학계를 제작할 수 있게 한다.In addition, since the field of view has a much wider angle of view than the standard lens, a wide area can be photographed, and it is possible to have a brightness and resolution comparable to that of the aspherical lens, and also mega pixels (Mega-) only by the configuration of the spherical lens. It is possible to manufacture optical system that shows pixel level performance.
나아가, 수차의 양호한 보정으로 주변광량비가 90% 이상으로 형성되는 광학계로서 렌즈의 중심과 주변의 밝기차이를 해소할 수 있어 CCD 및 CMOS 카메라에 두루 사용할 수 있는 유용함을 제공한다.Furthermore, it is an optical system in which the ambient light ratio is formed to be 90% or more by good correction of aberration, which can eliminate the difference in brightness between the center of the lens and the surroundings, thereby providing usefulness for use in CCD and CMOS cameras.
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