KR20180016094A

KR20180016094A - Omnidirectional optical system

Info

Publication number: KR20180016094A
Application number: KR1020160100055A
Authority: KR
Inventors: 조중길; 전종
Original assignee: (주)헥스하이브
Priority date: 2016-08-05
Filing date: 2016-08-05
Publication date: 2018-02-14

Abstract

The purpose of a disclosed omnidirectional imaging optical system is to provide an omnidirectional optical system to make a field of view (FOV) for viewing an object in the same direction as an image sensor surface, to reduce a loss of light intensity, and to shorten an optical overall length. Therefore, as an optical system for observation in the entire 360 degrees, the present invention provides the omnidirectional imaging optical system which has a front lens, an imaging lens system, and an image sensing unit from one side to the other side thereof in order. The front lens has a first surface with a first refractive surface formed with a bowl shape to refract incident light with positive refractive power and a second surface to reflect light which is incident from one side of the refractive surface through the refractive surface to the other side.

Description

[0002] Omnidirectional optical system [0003]

본 발명은 전방위 촬상 광학계에 관한 것으로, 보다 상세하게는 주변의 360° 방향으로부터 입사된 빛을 반사하여 아래 방향으로 인도하는 전방위 촬상 광학계에 관한 것이다.The present invention relates to a panoramic imaging optical system, and more particularly to an omnidirectional imaging optical system that reflects light incident from a 360 ° peripheral direction and guides the light in a downward direction.

전방위 영상 광학 장치(omnidirectional imaging apparatus)는 관찰자를 중심으로 주변 360° 방향의 모든 이미지를 한번에 포착하는 영상 장치이다. 이러한 전방위 영상 장치는, 실사 지도 제작, 자연 경관 촬영, 천체 관찰 등의 분야뿐만 아니라, 보안 및 감시 시스템, 가상 현실(Virtual Reality), 무인 자동차, 무인 비행기 등의 분야에도 적용될 수 있다. The omnidirectional imaging apparatus is an imaging device that captures all the images in the 360 ° direction around the observer at a time. Such omnidirectional imaging devices can be applied not only to realistic map production, natural scenery photography, and astronomical observation but also to security and surveillance systems, virtual reality, unmanned vehicles, and unmanned airplanes.

상기 전방위 영상 광학 장치는, 전방위의 물체를 촬영하기 위한 광학계를 가진다. 한국공개특허공보 제10-2014-0145712호는 입사광을 2개의 반사면으로 반사시켜서 굴절시켜서 이미지 센서로 결상시킨다. 그러나 이 경우 물체를 보는 화각(FOV)이 이미지 센서면과 동일한 방향이기 때문에, 하측의 물체를 촬영하기 위해서는, 이미지 센서를 포함하는 본체가 천장에 고정되도록 하여 사용될 수 밖에 없다. 또한, 반사면 각각을 가지는 2개의 광부품이 사용되기 때문에 비용이 증가하고, 2개의 광부품 사이의 일정한 공간이 필요한 바, 광학계의 전장이 길어진다. 한국특허등록공보 제10-1469060호의 경우에도 물체를 보는 화각(FOV)이 이미지 센서면과 동일한 방향이다. The omnidirectional imaging optical apparatus has an optical system for imaging an omni-directional object. Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2014-0145712 reflects incident light on two reflection surfaces and refracts them to form an image on an image sensor. However, in this case, since the angle of view (FOV) for viewing the object is the same as that of the image sensor, in order to capture the object on the lower side, the body including the image sensor is fixed to the ceiling. In addition, since two optical parts having respective reflection surfaces are used, the cost is increased and a constant space is required between the two optical parts, so that the total length of the optical system becomes long. In the case of Korean Patent Registration No. 10-1469060, the angle of view (FOV) for viewing an object is the same as that of the image sensor surface.

또한, 한국특허등록공보 제10-1145767호의 경우에는 반사부가, 입사면을 통한 빛을 1차 반사면 및 2차 반사면에서 반사하여서 렌즈부로 들어가게 한다. 이 경우에는 촬영되는 화각을 넓히기 위해서는 1차 반사면이 커게 할 수 밖에 없고, 이에 따라서 2차 반사면 또한 크게 해야 하기 때문에, 중앙에 발생하는 빛이 들어오지 못하는 영역이 커질 수 밖에 없다. 이에 따라서 영상을 복원하는 과정에서 부족한 정보량으로 화질의 열화가 생길 수 밖에 없다.In the case of Korean Patent Registration No. 10-1145767, the reflection portion reflects light from the incident surface through the primary reflection surface and the secondary reflection surface to enter the lens portion. In this case, in order to widen the angle of view to be photographed, the primary reflecting surface must be made large, and accordingly, the secondary reflecting surface must also be made large, so that the area in which no light generated at the center is inevitably enlarged. Accordingly, image quality deteriorates due to a small amount of information in the process of restoring the image.

한국공개특허공보 제10-2014-0145712호Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2014-0145712 한국등록특허공보 제10-1469060호Korean Patent Registration No. 10-1469060 한국등록특허공보 제10-1145767호Korean Patent Registration No. 10-1145767

본 발명은, 물체를 보는 화각(FOV)이 이미지 센서면과 동일한 방향이 됨과 동시에, 광량의 손실이 작고, 광학 전장이 짧은 전방위 광학계를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide an omnidirectional optical system in which the angle of view (FOV) for viewing an object is the same as the direction of the image sensor surface, the loss of light quantity is small, and the optical length is short.

본 발명은, 360도 전체를 관찰할 수 있는 광학계로서, 일측에서 타측으로 차례로, 전두렌즈, 결상렌즈계, 및 이미지센싱부를 가지고, 상기 전두렌즈는, 양의 굴절력을 가지고 입사광을 굴절시키도록 사발형상으로 형성된 1차 굴절면을 가지는 제1면과, 상기 굴절면의 일측에서 상기 굴절면을 통해 입사된 광을 타측으로 반사시키는 제2면을 구비하는 것을 특징으로 하는 전방위 촬상 광학계를 제공한다.According to the present invention, there is provided an optical system capable of observing the entire 360 degrees, comprising a front lens, an imaging lens system, and an image sensing unit in order from one side to the other side, the front lens having a bowl shape And a second surface that reflects the light incident through the refracting surface from the one side of the refracting surface to the other side. The omnidirectional imaging optical system according to claim 1, wherein the first surface has a first refracting surface.

상기 제1면에는, 상기 1차 굴절면 중앙에 배치되어서, 상기 제2면으로부터 반사된 광을 상기 결상렌즈계 방향으로 굴절시키는 2차 굴절면을 가지고, 상기 1차 굴절면은 물체측으로 볼록한 형상을 가지고, 상기 2차 굴절면은 결상부측으로 오목한 형상을 가질 수 있다. Wherein the first surface has a second refracting surface disposed at the center of the first refracting surface to refract light reflected from the second surface toward the imaging lens system, the first refracting surface has a convex shape toward the object side, The secondary refracting surface may have a concave shape toward the upper side of the image.

상기 전두 렌즈의 초점거리를 ff라하고, 총 전방위 촬상렌즈계를 ft라고 할때 다음식을 만족하는 것이 바람직하다.It is preferable that the focal length of the front lens is ff and the total omnidirectional imaging lens system is ft.

- 4.6 < ff/ft < -3.8- 4.6 < ff / ft < -3.8

또한, 상기 1차 굴절면의 곡률을 R1 이라 하고, 2차 굴절면의 곡률을 R2라 할때 다음식을 만족하는 것이 바람직하다.It is preferable that the following condition is satisfied when the curvature of the first refracting surface is R1 and the curvature of the second refracting surface is R2.

R1=(-1)*R2R1 = (- 1) * R2

한편, 적어도 1차 굴절면은 구면을 이룰 수 있다.On the other hand, at least the first refracting surface may be spherical.

본 발명에 따라면, 하나의 전두렌즈를 이용하여 하나의 반사면을 사용하여, 광을 입사함으로써, 물체를 보는 화각(FOV)이 이미지 센서면과 동일한 방향이 됨과 동시에, 광량의 손실이 작고, 광학 전장이 짧게 된다.According to the present invention, when light is incident using one reflection surface using one front lens, the angle of view (FOV) for viewing an object becomes the same direction as the image sensor surface, and the loss of light amount is small, The optical field is shortened.

이에 따라서 본 발명의 전방위 촬상용 렌즈 조립체는, 주변 360° 방향으로 자신과 대등한 높이이거나 또는 낮은 높이에 위치하는 물체를 촬상할 수 있다. Accordingly, the omnidirectional image pickup lens assembly of the present invention can pick up an image of an object located at a height equal to or lower than the image pickup lens itself in the 360 占 direction.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 전방위 광학계의 구성도이다.
도 2는 도 1의 전방위 광학계의 종방향 구면수차, 비점수차 및 왜곡에 관한 수차도이다.
도 3은 도 1의 전방위 광학계의 종색수차 및 횡색수차에 대한 수차도이다.
도 4는 도 1의 전방위 광학계가 설치된 전방위 영상 시스템의 일예를 도시한 단면이도이다. 1 is a configuration diagram of an omnidirectional optical system according to a preferred embodiment of the present invention.
Fig. 2 is an aberration diagram relating to longitudinal spherical aberration, astigmatism, and distortion of the omnidirectional optical system of Fig. 1;
3 is an aberration diagram of longitudinal chromatic aberration and lateral chromatic aberration of the omnidirectional optical system of FIG.
4 is a sectional view showing an example of an omnidirectional imaging system provided with the omnidirectional optical system of Fig.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 전방위 촬상용 렌즈 조립체를 상세하게 설명한다. 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자 또는 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Hereinafter, a lens assembly for omnidirectional image pickup according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The terminology used herein is a term used to properly express the preferred embodiment of the present invention, which may vary depending on the intention of the user or operator or the custom of the field to which the present invention belongs. Therefore, the definitions of these terms should be based on the contents throughout this specification.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 전방위 광학계의 구성도이다. 1 is a configuration diagram of an omnidirectional optical system according to a preferred embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 360도 전체를 관찰할 수 있는 광학계로서, 일측에서 타측으로 차례로, 전두렌즈(11), 결상렌즈계(90), 및 이미지센싱부(80)를 가진다. As shown in FIG. 1, the optical system has a front lens 11, an imaging lens system 90, and an image sensing unit 80 in order from one side to the other side.

전두렌즈(11)는 양의 굴절력을 가지고 입사광을 굴절시키도록 사발형상으로 형성된 1차 굴절면(15)을 가지는 제1면(150)과, 상기 굴절면의 일측에서 상기 굴절면을 통해 입사된 광을 타측으로 반사시키는 제2면(12)을 구비한다.The front lens 11 includes a first surface 150 having a first refracting surface 15 formed in a bowl shape so as to refract incident light with a positive refracting power, And a second surface (12) for reflecting the light toward the second side.

이 경우, 상기 제1면(150)에는, 상기 1차 굴절면(15) 중앙에 배치되어서, 상기 제2면으로부터 반사된 광을 상기 결상렌즈계 방향으로 굴절시키는 2차 굴절면(16)을 가지고, 상기 1차 굴절면은 물체측으로 볼록한 형상을 가지며, 상기 2차 굴절면은 결상부측으로 오목한 형상을 가질 수 있다. In this case, the first surface 150 has a secondary refracting surface 16 disposed at the center of the primary refracting surface 15 and refracting light reflected from the second surface toward the imaging lens system, The primary refracting surface has a convex shape toward the object side, and the secondary refracting surface may have a concave shape toward the upper side of the image.

이에 따라서, 전두렌즈(11)는, 하측으로 볼록한 1차 굴절면(15)과, 제2면(12)과, 상기 1차 굴절면(15)의 중앙에 2차 굴절면(16)을 구비한다. Accordingly, the front lens 11 has the first refracting surface 15, the second surface 12, and the secondary refracting surface 16 at the center of the first refracting surface 15, which are convex downward.

상기 제2면(12)은 미러 코팅(mirror coating)이 되어 있을 수 있으며, 1차 굴절면(15)으로 입사된 광이 제2면(12)을 통해 반사된다. The second surface 12 may be mirror coated and the light incident on the first refracting surface 15 is reflected through the second surface 12.

상기 제2면은 전두렌즈의 상면에 마련되고 아래로 오목하게 파여진 면이다. 2차 굴절면으로는 상기 제2면에서 반사된 광이 아래로 출사(出謝)된다.The second surface is a surface provided on the upper surface of the front lens and dented downward. And light reflected by the second surface is emitted downward as a second refracting surface.

결상렌즈계(90)는 상기 전두렌즈로부터 입사된 광을 이미지센싱부로 결상시킨다. 상기 결상렌즈계는 제1 내지 제5 광투과 렌즈(20, 22, 24, 26, 28)로 이루어질 수 있다.The imaging lens system 90 images the light incident from the front lens into an image sensing unit. The imaging lens system may include first through fifth light transmission lenses 20, 22, 24, 26, and 28.

상기 결상광학계는 도 1에 도시된 바와 같이, 6개의 렌즈들로 이루어질 수 있고, 이와 달리 3, 4, 5, 7 등의 렌즈들로 이루어질 수 있다.As shown in FIG. 1, the imaging optical system may include six lenses, or alternatively, three, four, five, and seven lenses.

이미지 센싱부(80)는 상기 결상렌즈계로부터 유입된 광을 센싱한다. The image sensing unit 80 senses the light incident from the imaging lens system.

이 경우, 상기 전두 렌즈의 초점거리를 ff라하고, 총 전방위 촬상렌즈계를 ft라고 할때 다음식을 만족하는 것이 바람직하다. In this case, it is preferable that the focal length of the front lens is ff and the total omnidirectional imaging lens system is ft.

- 4.6 < ff/ft < -3.8- 4.6 < ff / ft < -3.8

이 경우, 상기 값이 -4.6 이하인 경우에는 FOV값이 커진다는 장점이 있으나, 광학계의 직경이 너무 커진다는 문제점이 있고, 상기 값이 -3.8이상인 경우에는 FOV값이 작아진다는 문제점이 있다. In this case, when the value is -4.6 or less, there is an advantage that the FOV value becomes large, but the diameter of the optical system becomes too large. When the value is -3.8 or more, the FOV value becomes small.

이 경우, 전두렌즈는 플라스틱소재로 이루어지면, 제1차 굴절면은 구면일 수 있다. 이에 따라서 전두렌즈의 제작이 편리해진다. In this case, if the front lens is made of a plastic material, the first refractive surface may be spherical. This makes it easier to manufacture the front lens.

또한, 상기 1차 굴절면의 곡률을 R1 이라 하고, 2차 굴절면의 곡률을 R2라 할때 다음식을 만족하는 것이 바람직하다. It is preferable that the following condition is satisfied when the curvature of the first refracting surface is R1 and the curvature of the second refracting surface is R2.

R1=(-1)*R2.R1 = (- 1) * R2.

도 2는 도 1의 전방위 광학계의 종방향 구면수차, 비점수차 및 왜곡에 관한 수차도이고, 도 3은 도 1의 전방위 광학계의 종색수차 및 횡색수차에 대한 수차도이다. Fig. 2 is an aberration diagram relating to the longitudinal spherical aberration, astigmatism and distortion of the omnidirectional optical system of Fig. 1, and Fig. 3 is an aberration diagram of the longitudinal chromatic aberration and lateral chromatic aberration of the omnidirectional optical system of Fig.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 전방위 촬상 광학계의 경우, 구면수차, 비점수차 및 왜곡에 대한 수차가 작음을 알 수 있고, 종색수차 및 횡색수차 또한 작음을 알 수 있다. As shown in Figs. 2 and 3, in the case of the omnidirectional imaging optical system of the present invention, it can be seen that aberration with respect to spherical aberration, astigmatism and distortion is small, and that longitudinal chromatic aberration and lateral chromatic aberration are also small.

도 4는 본 발명의 전방위 촬상 광학계가 적용된 전방위 영상 시스템(omnidirectional imaging system)은, 하우징(housing)과, 상기 하우징 내부에 장착되는 반사굴절 렌즈(11) 및 제1 내지 제5 광투과 렌즈(20, 22, 24, 26, 28)를 구비한다. 상기 하우징은 반사굴절 렌즈 홀더(holder)(40)와, 커버(cover)(50)와, 경통 어셈블리(barrel assembly)(90)를 구비한다. 상기 전방위 영상 시스템은 상기 렌즈 조립체(10)를 중심으로 주변 360° 방향의 이미지를 한번에 포착하는 영상 시스템을 의미한다. FIG. 4 illustrates an omnidirectional imaging system to which the omnidirectional imaging optical system of the present invention is applied. The omnidirectional imaging system includes a housing, a reflective refractive lens 11 mounted inside the housing, and first through fifth light transmitting lenses 20 , 22, 24, 26, 28). The housing includes a refraction refracting lens holder 40, a cover 50, and a barrel assembly 90. The omnidirectional imaging system refers to an imaging system that captures an image of 360 ° around the lens assembly 10 at a time.

반사굴절 렌즈 홀더(40)는 상면이 개방된 사발 측면형 용기(container) 형태의 부재로서, 여기에 전두렌즈(11)의 측면 및 하면이 둘러싸여 수용된다. 반사굴절 렌즈 홀더(40)는 1차 굴절면(15)으로부터 균일한 간격으로 이격되도록 하측으로 볼록하며 투명한 광투과부(41)와, 전두렌즈의 2차 굴절면과 정렬되도록 광투과부(41)에서 이어져 파이프(pipe) 형상으로 아래로 연장된 연결부(47)를 구비한다. 상기 연결부(47)의 통공을 통해 상기 2차 굴절면에서 출사된 광(光)이 아래로 향해 진행한다. 상기 연결부(47)의 내주면에는 암형 나사면이 형성된다. The refraction refracting lens holder 40 is a member in the form of a bowl-shaped side container opened on its top surface, and the side and bottom faces of the front lens 11 are enclosed and accommodated therein. The reflective refraction lens holder 40 has a transparent light transmitting portion 41 convex downward so as to be spaced apart from the primary refracting surface 15 at a uniform interval and a light transmitting portion 41 extending from the light transmitting portion 41 so as to be aligned with the secondary refracting surface of the front lens, and a connecting portion 47 extending downward in a pipe shape. Light (light) emitted from the secondary refracting surface proceeds through the through hole of the connecting portion 47 toward the downward direction. A female screw surface is formed on the inner circumferential surface of the connecting portion (47).

커버(50)는 원판 형태의 부재로서, 반사굴절 렌즈 홀더(40)에 체결되어 상기 반사굴절 렌즈 홀더(40)의 개방된 상면을 폐쇄하여, 반사굴절 렌즈 홀더(40) 내부에 수용된 전두렌즈의 상면을 가리며, 전두렌즈를 반사굴절 렌즈 홀더(40) 내부에서 움직이지 않게 고정시킨다. 구체적으로, 반사굴절 렌즈 홀더(40)의 외주부에는 전두렌즈의 플랜지(17)를 지지하도록 방사 방향으로 확장된 플랜지 지지부(42)가 형성된다. 상기 플랜지 지지부(42)의 일 부분은 확장되지 않고, 상기 플랜지 지지부(42)보다 상대적으로 내측으로 파여져 홈부(43)가 형성되고, 상기 홈부(43)에서 외주 방향을 따라 연장된 슬롯(slot)(44)이 형성된다. 상기 슬롯(44)은 상기 플랜지 지지부(42)와 단차진다. The cover 50 is a disc-shaped member which is fastened to the refraction refractive lens holder 40 to close the open upper surface of the refraction refractive lens holder 40 and to fix the front refraction lens holder 40 And fixes the front lens in the reflex lens holder 40 so as not to move. Specifically, the outer periphery of the refraction refracting lens holder 40 is formed with a radially extending flange support portion 42 to support the flange 17 of the front lens. A portion of the flange support portion 42 is not expanded but is relatively inwardly flared relative to the flange support portion 42 to form a groove portion 43 and a slot extending along the circumferential direction in the groove portion 43. [ (44) are formed. The slot 44 is stepped with the flange support 42.

커버(50)의 직경은 전두렌즈의 직경 또는 반사굴절 렌즈 홀더(40)의 직경보다 약간 크며, 커버(50)는 상기 플랜지(17)와 상기 플랜지 지지부(42)를 감쌀 수 있도록 외주변에서 아래로 돌출되어 연장된 스커트(skirt)(51)와, 상기 스커트(51)의 하단 내주면에서 내측으로 돌출된 잠금 돌기(53)를 구비한다. 상기 잠금 돌기(53)는 상기 홈부(43)와 정렬되는 위치에 구비된다. 상기 커버(50)를 상기 반사굴절 렌즈 홀더(40)에 체결할 때 상기 플랜지(17)가 상기 잠금 돌기(53)를 가로막아 방해하지 않도록, 상기 플랜지(17)의 일 부분은 주변보다 방사 방향으로 덜 확장된 플랜지 절단면(18)이 형성된다. The diameter of the cover 50 is slightly larger than the diameter of the front lens or the diameter of the refracting lens holder 40 and the cover 50 is provided to cover the flange 17 and the flange support 42, And a locking protrusion 53 protruding inwardly from the inner peripheral surface of the lower end of the skirt 51. [ The locking protrusion 53 is provided at a position aligned with the groove 43. A portion of the flange (17) is radially outward than the periphery so that the flange (17) does not interfere with the locking projection (53) when the cover (50) is fastened to the catadioptric lens holder A less expanded flange cut surface 18 is formed.

상기 2차 굴절면(16)을 통해 아래로 출사된 광(光)은 제1 내지 제5 광투과 렌즈(20, 22, 24, 26, 28)는 순차적으로 투과한다. 상기 제1 내지 제5 광투과 렌즈(20, 22, 24, 26, 28)는 반사굴절 렌즈(11)의 아래에 일렬로 정렬되도록 순차적으로 배열된다. The first through fifth light transmission lenses 20, 22, 24, 26, and 28 sequentially transmit the light emitted downward through the second refracting surface 16. The first to fifth light transmission lenses 20, 22, 24, 26 and 28 are sequentially arranged in a line below the catadioptric lens 11.

상기 경통 어셈블리(90)는 상기 제1 내지 제5 광투과 렌즈(20, 22, 24, 26, 28)를 지지하고, 상기 2차 굴절면(16) 및 상기 제1 내지 제5 광투과 렌즈(20, 22, 24, 26, 28)와 일렬로 정렬되게 아래에 배치되는 이미지 센서(80)를 포함하는 전방위 영상 시스템의 본체와, 반사굴절 렌즈 홀더(40)의 연결부(47)에 결합된다. 상기 경통 어셈블리(90)는 경통(barrel)(60)과, 베이스(base)(55)를 구비한다. The barrel assembly 90 supports the first to fifth light transmission lenses 20, 22, 24, 26 and 28 and the second refraction surface 16 and the first to fifth light transmission lenses 20 And an image sensor 80 disposed below and in alignment with the light sources 22, 24, 26 and 28 and a connection 47 of the refraction refracting lens holder 40. The barrel assembly 90 has a barrel 60 and a base 55.

베이스(55)는 이미지 센싱부(80)가 탑재되는 전방위 영상 시스템의 본체(미도시)에 결합 고정된다. 베이스(55)의 하단부에는 상기 전방위 영상 시스템 본체에 체결 스크류(screw)(미도시)에 의해 체결되도록 스크류 체결부(59)가 마련된다. 상기 스크류 체결부(59)를 통해 상기 베이스(55)를 상기 전방위 영상 시스템 본체에 체결하면, 복수의 광투과 렌즈(20, 22, 24, 26, 28)와 이미지 센싱부(80)와 일렬로 정렬된다. 베이스(55)의 내주면에는 필터 지지 돌출부(56)가 내측으로 돌출되고, 상기 필터 지지 돌출부(56)에 이미지 센서(80)에 수광되는 광(光)을 보정하는 밴드 패스 필터(band pass filter)(36)가 고정 지지된다. 베이스(55)의 상부는 파이프(pipe) 형상의 부분으로 내주면엔 암형 나사면이 형성된다. The base 55 is fixedly coupled to a body (not shown) of the omnidirectional imaging system on which the image sensing unit 80 is mounted. A screw fastening part 59 is provided at a lower end of the base 55 so as to be fastened to the omnidirectional imaging system body by a fastening screw (not shown). When the base 55 is fastened to the omnidirectional imaging system main body through the screw fastening part 59, a plurality of light transmission lenses 20, 22, 24, 26, 28 and the image sensing part 80 are aligned . A filter support projection 56 protrudes inward from the inner surface of the base 55 and a band pass filter is provided on the filter support projection 56 to correct light received by the image sensor 80. [ (36) is fixedly supported. The upper portion of the base 55 is a pipe-shaped portion, and the inner circumferential surface is formed with a female screw surface.

경통(60)은 상기 연결부(47)와 상기 베이스(55) 사이에 개재되며, 제1 경통 부재(61)와 제2 경통 부재(70)를 구비한다. 제1 경통 부재(61)의 내주면에는 제1 및 제2 광투과 렌즈(20, 22)가 지지된다. 제1 경통 부재(61)의 상부 외주면에는 수형 나사면이 형성되고, 하부 내주면에는 암형 나사면이 형성된다. 제2 경통 부재(70)의 내주면에는 제3, 제4, 및 제5 광투과 렌즈(24, 26, 28)가 지지된다. 상기 제3 및 제4 광투과 렌즈(24, 26)는 서로 밀착되게 접합된 렌즈이다. 제2 경통 부재(70)의 상부 외주면과 하부 외주면에는 각각 수형 나사면이 형성된다. The barrel 60 is interposed between the connecting portion 47 and the base 55 and includes a first barrel member 61 and a second barrel member 70. The first and second light transmitting lenses (20, 22) are supported on the inner peripheral surface of the first barrel member (61). On the outer peripheral surface of the upper portion of the first barrel member 61, a male thread is formed, and on the lower inner peripheral surface, a female thread is formed. The third, fourth, and fifth light transmitting lenses 24, 26, 28 are supported on the inner peripheral surface of the second barrel member 70. The third and fourth light transmitting lenses 24 and 26 are lenses joined together in close contact with each other. Male threads are formed on the upper and lower outer circumferential surfaces of the second barrel member 70, respectively.

상기 제1 경통 부재(61) 상부의 수형 나사면은 상기 연결부(47)의 암형 나사면과 나사 결합되고, 상기 제1 경통 부재(61) 하부의 암형 나사면은 상기 제2 경통 부재(70) 상부의 수형 나사면과 나사 결합된다. 상기 제2 경통 부재(70) 하부의 수형 나사면은 상기 베이스(55) 상부의 암형 나사면과 나사 결합된다. The female threaded surface of the lower portion of the first barrel member 61 is engaged with the female threaded surface of the connecting portion 47. The female threaded surface of the first barrel member 61 is screw- It is screwed to the top type slope. The male threaded surface of the lower portion of the second barrel member (70) is screwed to the female threaded surface of the upper portion of the base (55).

상술한 바와 같이 반사굴절 렌즈 홀더(40)의 연결부(47)와 제1 경통 부재(61), 제1 경통 부재(61)와 제2 경통 부재(70), 및 제2 경통 부재(70)와 베이스(55)가 암형 나사면과 수형 나사면에 의해 나사 결합되어 있다. 따라서, 서로 나사 결합된 한 쌍의 부재들 중에서 하나의 부재를 다른 하나의 부재에 대해 회전시켜, 상기 한 쌍의 부재 사이의 거리, 즉 상하 간격을 조정할 수 있다. 특히, 제1 경통 부재(61)를 제2 경통 부재(70)에 대해 회전시켜, 상기 한 쌍의 경통 부재(61, 70) 사이의 간격을 용이하게 조정할 수 있어, 제1 경통 부재(61)에 지지된 제1 및 제2 광투과 렌즈(20, 22)와, 제2 경통 부재(70)에 지지된 제3 내지 제5 광투과 렌즈(24, 26, 28) 사이의 거리를 용이하게 조정할 수 있다. The first lens barrel member 61 and the second lens barrel member 70 and the second lens barrel member 70 and the second lens barrel member 70 of the catadioptric lens holder 40, And the base 55 is screwed to the female screw surface by a male screw or a female screw surface. Therefore, the distance between the pair of members, that is, the up-and-down distance can be adjusted by rotating one member out of the pair of members screwed to each other with respect to the other member. The distance between the pair of barrel members 61 and 70 can be easily adjusted by rotating the first barrel member 61 with respect to the second barrel member 70, The distance between the first and second light transmission lenses 20 and 22 supported by the second lens barrel member 70 and the third to fifth light transmission lenses 24 and 26 and 28 supported by the second lens barrel member 70 can be easily adjusted .

한편, 제2 경통 부재(70)의 상부와 하부 사이에는 외경이 큰 확장 외경부(71)가 형성되어 있다. 작업자는 상기 확장 외경부(71)를 잡고 제2 경통 부재(70)를 제1 경통 부재(70)에 대해, 또는 베이스(55)에 대해 회전시킬 수 있다. On the other hand, between the upper portion and the lower portion of the second barrel member 70, an extended outer diameter portion 71 having a larger outer diameter is formed. The operator can hold the extended outer diameter portion 71 and rotate the second barrel member 70 with respect to the first barrel member 70 or with respect to the base 55. [

반사굴절 렌즈 홀더(40)의 광투과부(41)와 연결부(47)의 경계 부분에는 내주면에서 내측으로 돌출된 경통 스토퍼(barrel stopper)(46)가 구비된다. 제1 경통 부재(61)를 상기 연결부(47)에 결합할 때, 상기 경통 스토퍼(46)가 제1 경통 부재(61)의 상단을 가로막아 반사굴절 렌즈(11)와 제1 경통 부재(61)의 충돌과 그로 인한 손상을 방지한다. 제1 경통 부재(61)의 상단에는 내주면에서 내측으로 돌출된 렌즈 스토퍼(lens stopper)(65)가 구비된다. 상기 렌즈 스토퍼(65)는 제1 경통 부재(61)의 내주면에 지지된 제1 광투과 렌즈(20)가 제1 경통 부재(61)의 상단을 통해 이탈되지 않도록 가로막는다. A barrel stopper 46 protruding inward from the inner circumferential surface is provided at a boundary portion between the light transmitting portion 41 and the connecting portion 47 of the refracting lens holder 40. [ When the first barrel member 61 is coupled to the connection portion 47, the barrel stopper 46 interrupts the upper end of the first barrel member 61 and blocks the reflection refraction lens 11 and the first barrel member 61, Thereby preventing collision and damage caused thereby. A lens stopper 65 protruding inward from the inner circumferential surface is provided at the upper end of the first barrel member 61. The lens stopper 65 blocks the first light transmission lens 20 supported on the inner circumferential surface of the first lens barrel member 61 from coming off through the upper end of the first lens barrel member 61.

제1 경통 부재(61) 내주면에 지지된 제1 광투과 렌즈(20)와 제2 광투과 렌즈(22) 사이에는 링(ring) 형상의 제1 스페이서(spacer)(30)가 개재되고, 제2 경통 부재(70) 내주면에 지지된 제4 광투과 렌즈(26)와 제5 광투과 렌즈(28) 사이에는 링 형상의 제2 스페이서(32)가 개재된다. 상기 제1 스페이서(30)는 제1 광투과 렌즈(20)와 제2 광투과 렌즈(22) 사이의 간격을 유지하고, 상기 제2 스페이서(32)는 제4 광투과 렌즈(26)와 제5 광투과 렌즈(28) 사이의 간격을 유지한다. 도 4에 도시된 제1 스페이서(30)를 대체하여 다른 종류의 제1 스페이서, 부연하면, 제1 스페이서(30)와 상하 방향 두께가 차이 나는 제1 스페이서를 제1 광투과 렌즈(20)와 제2 광투과 렌즈(22) 사이에 개재하면 제1 광투과 렌즈(20)와 제2 광투과 렌즈(22) 사이의 간격이 변경된다. 마찬가지로, 도 4에 도시된 제2 스페이서(32)를 대체하여 다른 종류의 제2 스페이서, 부연하면, 제2 스페이서(32)와 상하 방향 두께가 차이 나는 제2 스페이서를 제4 광투과 렌즈(26)와 제5 광투과 렌즈(28) 사이에 개재하면 제4 광투과 렌즈(26)와 제5 광투과 렌즈(28) 사이의 간격이 변경된다.A ring-shaped first spacer 30 is interposed between the first light transmission lens 20 and the second light transmission lens 22 supported on the inner peripheral surface of the first barrel member 61, A ring-shaped second spacer 32 is interposed between the fourth light-transmitting lens 26 and the fifth light-passing lens 28 supported on the inner peripheral surface of the two-barrel member 70. The first spacer 30 maintains a gap between the first light transmission lens 20 and the second light transmission lens 22 and the second spacer 32 maintains a gap between the fourth light transmission lens 26 and the second light transmission lens 22. [ And the interval between the five light transmission lenses 28 is maintained. The first spacer 30 shown in FIG. 4 is replaced with another spacer of a different kind, and further, a first spacer 30 having a thickness different from that of the first spacer 30 is disposed on the first light transmission lens 20 The distance between the first light transmission lens 20 and the second light transmission lens 22 is changed when the second light transmission lens 22 is interposed between the first light transmission lens 20 and the second light transmission lens 22. [ Likewise, the second spacer 32 shown in Fig. 4 is replaced with another kind of second spacer, and further, the second spacer 32 and the second spacer having a different thickness in the up-and-down direction from the fourth light- And the fifth light transmission lens 28, the interval between the fourth light transmission lens 26 and the fifth light transmission lens 28 is changed.

제2 경통 부재(70)의 하단부 내주면에는 링(ring) 형상의 리테이너(retainer)(34)가 고정된다. 상기 리테이너(34)의 외주면에는 수형 나사면이 형성되고, 제2 경통 부재(70) 하단부의 내주면에는 상기 수형 나사면에 대응되는 암형 나사면이 형성되어, 상기 리테이너(34)의 수형 나사면이 상기 제2 경통 부재(70)의 암형 나사면에 나사 결합된다. 상기 리테이너(34)는 제2 경통 부재(70) 내주면에 지지된 제3 내지 제 5 광투과 렌즈(24, 26, 28)와 제2 스페이서(32)를 가로막아, 이들이 제2 경통 부재(70) 하단을 통해서 이탈되지 않도록 한다. A ring-shaped retainer 34 is fixed to the inner peripheral surface of the lower end of the second barrel member 70. A male thread is formed on the outer peripheral surface of the retainer 34 and a female thread corresponding to the male thread is formed on the inner peripheral surface of the lower end of the second barrel member 70, And is screwed to the female threaded surface of the second barrel member (70). The retainer 34 intercepts the third through fifth light transmission lenses 24, 26 and 28 and the second spacer 32 supported on the inner circumferential surface of the second barrel member 70, Do not leave through the bottom.

제1 경통 부재(61)에 제2 경통 부재(70)가 결합된 때 상기 제2 경통 부재(70)의 상단은 제1 경통 부재(61) 내주면에 지지된 제2 광투과 렌즈(22)를 밀착 지지한다. 상기 제2 경통 부재(70)의 상단은 제1 경통 부재(61) 내주면에 지지된 제1 및 제2 광투과 렌즈(20, 22)와 제1 스페이서(30)가 제1 경통 부재(61)에서 아래로 이탈되지 않도록 가로막는 리테이너(retainer)의 기능을 한다. When the second barrel member 70 is coupled to the first barrel member 61, the upper end of the second barrel member 70 is connected to the second lens barrel 22 supported on the inner circumferential surface of the first barrel member 61 Tightly supported. The upper end of the second barrel member 70 is connected to the first barrel member 61 by first and second light transmitting lenses 20 and 22 and the first spacer 30 supported by the inner circumferential surface of the first barrel member 61, And serves as a retainer that intercepts them so as not to be detached from the lower side.

제2 경통 부재(70)의 내주면에는 제3 내지 제5 광투과 렌즈(24, 26, 28)보다 높은 위치에 조리개(72)가 형성된다. 조리개(72)는 이미지 센서(80)에 결상되는 광량(光量)을 결정하는 것으로, 제2 경통 부재(70)의 내주면에서 내측으로 링(ring) 형상으로 돌출 형성된다. A diaphragm 72 is formed on the inner peripheral surface of the second barrel member 70 at a higher position than the third through fifth light transmission lenses 24, 26, and 28. The diaphragm 72 determines the amount of light (amount of light) to be imaged on the image sensor 80 and is formed in a ring shape inward from the inner peripheral surface of the second barrel member 70.

만약, 본 발명의 전방위 촬상 렌즈 조립체가 제1 경통 부재(61)와 제2 경통 부재(70)로 분리 가능한 경통(60)이 아닌, 분리 불가능한 일체형의 경통을 구비한다면, 복수의 광투과 렌즈들이 적절한 유효경과 조립성을 갖게 하기 위하여 상측으로 갈수록 직경이 커지거나 하측으로 갈수록 직경이 커지는 광투과 렌즈 배열을 가져야만 한다. 또는, 중심부와 외주부의 두께 차이가 큰 광투과 렌즈를 구비하여야만 한다. 이럴 경우, 렌즈 성형시 에러(error)가 빈번하여 수율이 저하되고, 경통의 설계가 매우 곤란할 수 있다. 따라서, 조리개(72)를 중심으로 제1 경통 부재(61)에 지지되는 광투과 렌즈(20, 22)와, 제2 경통 부재(70)에 지지되는 광투과 렌즈(24, 26, 28)로 각각 모듈(module)화하여 별개로 제조 및 검사하고, 제1 경통 부재(61)의 모듈과 제2 경통 부재(70)의 모듈을 조립함으로써 불량율을 낮추고 생산성을 극대화할 수 있다. If the omnidirectional imaging lens assembly of the present invention is provided with a non-removable integral barrel that is not a barrel 60 that is separable by the first barrel member 61 and the second barrel member 70, It is necessary to have a light transmission lens arrangement in which the diameter increases toward the upper side or the diameter increases toward the lower side in order to have an appropriate effective diameter and an assemblability. Or a light transmission lens having a large difference in thickness between the center portion and the outer peripheral portion. In such a case, an error occurs frequently in lens molding, resulting in a decrease in yield, and it is very difficult to design the lens barrel. The light transmitting lenses 20 and 22 supported by the first barrel member 61 around the diaphragm 72 and the light transmitting lenses 24 and 26 and 28 supported by the second barrel member 70 The module of the first barrel member 61 and the module of the second barrel member 70 can be assembled to form modules and separately manufactured and inspected, and the defective ratio can be lowered and the productivity can be maximized.

이상에서 설명한 전방위 촬상용 렌즈 조립체(10)는, 주변 360° 방향으로 자신과 대등한 높이이거나 또는 낮은 높이에 위치하는 물체를 촬상할 수 있다. 특히, 상기 전방위 촬상용 렌즈 조립체(10)가 이미지 센서(80)를 포함하는 전방위 영상 시스템의 본체보다 높은 위치에 배치되기 때문에, 상기 이미지 센서(80)를 포함하는 본체를 헬멧, 담벽 상단, 전봇대 상단, 또는 차량 지붕에 설치하고, 상기 본체 위에 상기 전방위 촬상용 렌즈 조립체(10)를 고정 탑재하여 주변을 촬상할 수 있다. 이와 같이 설치 방식을 통하여 다양한 장소에 설치하여 주변 감시 및 물체 촬영을 할 수 있다. The above-described ocular lens assembly 10 for omni-directional imaging can pick up an object at a height equal to or lower than itself in the 360 占 direction. Particularly, since the omnidirectional imaging lens assembly 10 is disposed at a higher position than the main body of the omnidirectional imaging system including the image sensor 80, the main body including the image sensor 80 can be used as a helmet, Or the roof of the vehicle, and the periphery can be picked up by mounting the omnidirectional imaging lens assembly (10) fixedly mounted on the main body. In this way, it is possible to install it in various places through the installation method to perform surveillance and object shooting.

예를 들어, 오토바이를 타는 사람의 헬멧에 상기 전방위 촬상용 렌즈 조립체를 결합한다면, 오토바이 주변을 전방위로 촬영할 수 있다. 이에 따라서 상기 전방위 촬상용 렌즈 조립체는 일종의 블랙박스 기능을 할 수 있게 된다. 또한, 스키, 자전거 등의 운동 선수 헬멧에 착용하도록 하면, 상기 운동 선수의 움직임에 맞추어 보다 생동감 있고 박진감 있는 영상을 촬영할 수도 있다. For example, if the lens assembly for omnidirectional imaging is attached to a helmet of a person riding a motorcycle, the motorcycle can be photographed all around. Accordingly, the omnidirectional image pickup lens assembly can function as a kind of black box. In addition, if it is worn on an athlete's helmet such as a ski, a bicycle, etc., it is possible to photograph a more lively and exciting image in accordance with the motion of the athlete.

상기 전방위 촬상용 렌즈 조립체(10)는 반사굴절 렌즈 홀더(40)와 커버(50), 반사굴절 렌즈 홀더(40)와 제1 경통 부재(61), 제1 경통 부재(61)와 제2 경통 부재(70), 제2 경통 부재(70)와 베이스(55)의 결합에는 체결 스크류 및 접착제가 적용되지 않는다. 또한, 복수의 광투과 렌즈(20, 22, 24, 26, 28)를 제1 및 제2 경통 부재(61, 70)의 내주면에 지지하는 데에도 체결 스크류 및 접착제가 적용되지 않는다. 따라서, 전방위 촬상용 렌즈 조립체(10)의 조립 후에도 렌즈(11, 20, 22, 24, 26, 28)의 교체나 렌즈들(11, 20, 22, 24, 26, 28) 간의 정렬 상태 재조정을 위한 분해와 재조립이 용이하여, 조립 능률이 향상되고, 조립 불량율이 저하되며, 생산 원가가 절감된다. The lens assembly 10 for omnidirectional imaging includes a reflex refractive lens holder 40 and a cover 50, a refracting lens holder 40 and a first barrel member 61, a first barrel member 61, The fastening screw and the adhesive are not applied to the member 70 and the second barrel member 70 and the base 55. The fastening screw and adhesive are not applied to support the plurality of light transmitting lenses 20, 22, 24, 26, 28 on the inner circumferential surfaces of the first and second barrel members 61, 70. Therefore, even after the assembly of the omnidirectional image pickup lens assembly 10, the alignment state re-adjustment between the lenses 11, 20, 22, 24, 26, 28 and the lenses 11, 20, 22, 24, 26, The disassembly and reassembly can be facilitated, the assembling efficiency is improved, the assembling defect rate is reduced, and the production cost is reduced.

또한, 반사굴절 렌즈 홀더(40)와 제1 경통 부재(61), 제1 경통 부재(61)와 제2 경통 부재(70), 및 제2 경통 부재(70)와 베이스(55)가, 암형 나사면과 수형 나사면의 나사 결합에 의해 결합되고, 인접한 렌즈 사이의 간격이 스페이서(30, 32)에 의해 조정된다. 따라서, 렌즈의 종류를 변경하여 설치할 수 있고, 변경된 렌즈에 따라 적절하게 렌즈 간 거리를 조정할 수 있다. The first refracting lens holder 40 and the first tubular barrel member 61 as well as the first barrel member 61 and the second barrel member 70 and the second barrel member 70 and the base 55 form a female And the spacing between the adjacent lenses is adjusted by the spacers 30, 32. The spacers 30, Therefore, it is possible to change the type of the lens and adjust the distance between the lenses appropriately according to the changed lens.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the scope of the present invention. Therefore, the true scope of protection of the present invention should be defined only by the appended claims.

10: 전방위 촬상용 렌즈 조립체 11: 반사굴절 렌즈
20,22,24,26,28: 광투과 렌즈 30, 32: 스페이서
34: 리테이너 41: 반사굴절 렌즈 홀더
50: 커버 60: 경통10: lens assembly for omnidirectional image pickup 11:
20, 22, 24, 26, 28: light transmitting lens 30, 32: spacer
34: retainer 41: refraction refraction lens holder
50: cover 60: barrel

Claims

As an optical system capable of observing the entire 360 degrees,
An imaging lens system, and an image sensing unit, in order from one side to the other side,
Wherein the front lens has a first surface having a first refracting surface formed in a bowl shape so as to refract incident light with a positive refracting power and a second surface that reflects light incident from one side of the refracting surface through the refracting surface to the other side And an image pickup optical system for picking up an image.

The method according to claim 1,
A second refracting surface disposed at the center of the first refracting surface and refracting the light reflected from the second surface toward the imaging lens system,
The first refracting surface has a convex shape toward the object side,
Wherein the second refracting surface has a concave shape toward the imaging upper side.

The method according to claim 1,
The focal length of the front lens is ff, and the total omnidirectional imaging lens system is ft.
- 4.6 < ff / ft < -3.8

The method according to claim 1,
Wherein the curvature of the first refracting surface is R1 and the curvature of the second refracting surface is R2.
R1 = (- 1) * R2.

The method according to claim 1,
Wherein at least the first refracting surface forms a spherical surface.