KR20240025177A - 왜곡현상을 방지하는 광학용 오목렌즈 및 광학용 오목렌즈 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명 광학용 오목렌즈 및 광학용 오목렌즈 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세히 설명하면 광학용 오목렌즈는 정면에서 배면으로 상부방향을 향해 오록하게 곡면이 형성된 상부측과, 상기 상부측의 하부에는 상부방향을 향해 좌측에서 우측으로 오목하게 곡면이 형성된 하부측이 일체로 형성되어 상ㆍ하부측의 곡면 진행 방향이 교차되면 세로방향으로 피사체가 길어보이는 상부측과 가로방향으로 피사체가 길어보이는 하부측과 결합되어 상부측에서 하부측을 통해 비쳐지는 피사체의 상(像)은 가로세로가 결합된 상으로 인해 사방으로 길이비가 동일하여 피사체의 왜곡 현상(왜곡 수차)이 발생하지않아 육안으로 보는 것과 동일하게 상(像)의 정확도 및 선명도를 높여서 보정작업이 필요 없는 왜곡 현상을 방지하는 것을 특징으로 한다.

Description

왜곡현상을 방지하는 광학용 오목렌즈 및 광학용 오목렌즈 제조방법{Concave lens manufacturing method}

본 발명 광학용 오목렌즈는 정면에서 배면으로 상부방향을 향해 오록하게 곡면이 형성된 상부측과, 상기 상부측의 하부에는 상부방향을 향해 좌측에서 우측으로 오목하게 곡면이 형성된 하부측이 일체로 형성되어 상ㆍ하부측의 곡면 진행 방향이 교차되면 세로방향으로 피사체가 길어보이는 상부측과 가로방향으로 피사체가 길어보이는 하부측과 결합되어 상부측에서 하부측을 통해 비쳐지는 피사체의 상(像)은 가로세로가 결합된 상으로 인해 사방으로 길이비가 동일하여 피사체의 왜곡 현상(왜곡 수차)이 발생하지않아 육안으로 보는 것과 동일하게 상(像)의 정확도 및 선명도를 높여서 보정작업이 필요 없는 왜곡 현상을 방지하는 광학용 오목렌즈 및 광학용 오목렌즈 제조방법에 관한 것이다.

현재, 휴대폰, 카메라, 광학센서, 이미지 센서, 자율주행 자동차, 천제 망원경, 현미경, 자동차 헤드라이트를 포함한 산업분야에서 광학은 중요한 부분으로 자리잡고 있다.

광학은 볼록렌즈 또는 오목렌즈를 사용하며 다수 개의 렌즈를 사용하거나 접합하는 등, 상(像)의 정확도 및 선명도를 개선하기 위해 효과 및 성능을 중점으로 두고 있다.

상기 볼록렌즈는 가운데 부분이 가장자리보다 두꺼운 모양의 렌즈로 볼록 렌즈로 물체를 보면 물체가 크고 똑바로 보이거나 물체가 거꾸로 보이며, 빛을 한 점으로 모이게 하는 특징으로 광각영역에서 주로 사용한다.

오목렌즈는 가운데 부분이 가장자리보다 얇은 모양의 렌즈로, 볼록 렌즈와 반대로 빛을 가장자리로 휘게 만들며, 물체를 보면 물체가 작고 똑바로 보이게 하는 특징으로 망원영역에서 주로 사용한다.

한편, 촬영 장치를 이용하여 촬영된 영상들은, 렌즈를 통해 입사된 빛을 촬상 소자에서 전기적인 신호로 변환하여 촬영된다.

렌즈는 촬상 소자에서 입사광의 초점이 맞도록 그 위치가 조절되고, 초점이 맞지 않는 경우, 피사체가 흐릿하게 촬영된다.

렌즈를 통과한 빛은 굴절되면서, 빛의 경로가 변하는데, 이때 초점이 맺히는 면은 평면이 아닌 곡면으로 나타난다.

상기 렌즈를 투과한 영상은 렌즈 자체가 갖는 여러 가지 광학적 특성으로 인해 실제 육안으로 보이는 영상과 여러가지 면에서 차이가 있다.

따라서 평면이거나, 평면에 가까운 촬상 소자의 수광면에서는 육안으로 보이는 영상과 렌즈를 통과하여 이미지 센서에 검출된 영상의 차이점이 발생하고 이러한 현상을 왜곡 수차라고 한다.

최근에는 렌즈의 설계 및 제작 시 렌즈 수차를 제거하여 육안으로 보이는 것과 실질적으로 동일한 영상을 얻고자하는데 많은 연구가 이루어지고 있는 실정이다.

상기 왜곡 수차에는 여러 가지 종류가 있으며, 특히 렌즈와 센서의 기하학적 형태 차이 또는 렌즈의 굴곡에 의해 발생하는 렌즈의 왜곡 수차는 육안으로 보기에 직선으로 보이는 영상이 렌즈를 통과한 후 곡선으로 나타내는 방사상 왜곡에 대하여 보정하는 기술이 주로 제시되며, 실질적으로 렌즈 왜곡의 대부분은 방사상 왜곡에 의해 영상 품질이 저하되고 있는 실정이다.

도 1은 종래의 오목렌즈로 피사체 촬영시 왜곡 현상을 도시한 그래프이고, 도 2는 종래의 오목렌즈로 왜곡현상을 도시한 도면이다.

종래의 오목렌즈로 피사체를 촬영하면 렌즈 자체가 곡면이기 때문에 중심과 가장자리의 길이비가 서로 달라 피사체의 중심에서 가장자리에 위치할수록 길이가 줄어드는 왜곡현상이 발생하고, 이를 보정하기 위해서 보정 프로그램을 사용하여 길이를 늘리는 보정작업을 진행하나 육안으로 볼때와 달리 인위적인 느낌을 연출하여 왜곡현상을 줄이는데 한계가 있다.

또한, 사진촬영 후 보정 프로그램으로 보정 작업을 진행하기 때문에 상(像)의 정확도 및 선명도를 높이는데 한계가 있다.

한국특허출원 제 10 - 1999 - 0059535호 "합성수지를 이용한 영상 반사용 오목렌즈와 그 제조방법"

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 오목렌즈에 의해 피사체를 촬영한 후 피사체의 일부 길이가 줄어들고 늘어나는 왜곡현상을 방지하여 상(像)의 정확도 및 선명도를 높여서 프로그램에 의한 보정 공정을 생략하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제의 해결수단으로 본 발명 광학용 오목렌즈는 정면에서 배면에는 하부방향을 향해 오목하게 곡면이 형성된 상부측과, 상기 상부측의 하부에는 좌측에서 우측에는 상부방향을 향해 오목하게 곡면이 형성된 하부측이 일체로 형성되어 상ㆍ하부측의 곡면이 교차되면 정면에서 배면으로 피사체가 길어보이는 상부측과 좌측에서 우측으로 피사체가 길어보이는 하부측이 결합되어 피사체가 줄어보이는 왜곡 현상을 방지하는 것을 특징으로 하는 왜곡 현상을 방지하는 광학용 블록렌즈 및 광학용 볼록렌즈 제조방법을 제공한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명 왜곡 현상을 방지하는 광학용 오목렌즈 및 광학용 오목렌즈 제조방법은 상ㆍ하부측의 오목면을 반대방향으로 교차되게 형성하여 상부측은 가로방향으로 피사체가 길어보이고, 하부측은 세로방향으로 길어보이기 때문에 상ㆍ하부측을 통해 피사체를 촬영하면 가로세로방향으로 줄어들는 왜곡현상을 방지하는 효과가 있다.

예를 들어설명하면 정사각형상으로 표현되어 왜곡현상이 발생하지않아 상(像)의 정확도 및 선명도를 높일 수 있는 효과가 있다.

따라서 본 발명은 촬영된 피사체에 왜곡현상이 발생하지 않기때문에 종래와 같이 프로그램에 의한 보정작업을 생략할 수 있는 효과가 있다.

또한, 오목렌즈의 상부측과 하부측의 오목면이 교차된 부분을 사각 또는 원형으로 컷팅한 다음 휴대폰, 카메라, 광학센서, 이미지 센서, 자율주행 자동차, 천제 망원경, 현미경, 3D 안경, 고글, 자동차 헤드라이트를 포함한 다양한 산업분야에 적용이 가능하다.

도 1은 종래의 오목렌즈를 통해 피사체의 왜곡현상을 도시해 보인 그래프.
도 2는 종래의 오목렌즈를 통해 피사체의 왜곡현상을 도시해 보인 정면도.
도 3은 본 발명 오목렌즈의 제조방법을 도시해 보인 순서도.
도 4는 본 발명 오목렌즈를 도시해 보인 사시도.
도 5는 본 발명 오목렌즈의 단면를 표시한 단면도.
도 6은 본 발명 오목렌즈를 원형으로 컷팅한 것을 도시해 보인 사시도.
도 7은 본 발명 오목렌즈에 비쳐진 피사체를 도시해 보인 평면도.
도 8은 본 발명 오목렌즈를 사각형상으로 컷팅하여 결합된 상태를 도시해 보인 사시도.
도 9는 본 발명 오목렌즈를 원형으로 컷팅하여 결합된 상태를 도시해 보인 사시도.
도 10은 본 발명 오목렌즈에 컷팅선을 도시해 보인 단면도.

상기와 같은 목적 및 효과를 달성하기 위하여 본 발명은 이하 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명 오목렌즈의 제조방법을 도시해 보인 순서도이다.

본 발명 오목렌즈는 양면 볼록렌즈로 피사체를 비쳐보면 상(像)의 중심에서 가장자리에 위치할수록 길이비가 줄어들지않고 늘어나 균일한 상태를 유지하여 왜곡되지않으므로 보정작업을 하지않고 상(像)의 정확도 및 선명도를 높일 수 있는 것을 특징으로 한다.

상기 양면 오목렌즈의 제조방법은 금형에 의해 정면에서 배면에는 하부방향을 향해 곡면(4)이 형성되어 세로방향으로 피사체(5)의 상(像)이 길어보이는 상부측(2)과, 상기 상부측(2)의 하부에는 상부측(2)에 형성된 곡면(4)과 교차되게 좌측에서 우측에는 상부방향을 향해 곡면(4')이 형성되어 가로방향으로 피사체의 상(像)이 길어보이는 하부측(3)이 일체로 형성된 오목렌즈(1)를 성형하는 단계를 진행한다.

상기 오록렌즈(1)에서 상부측(2)과 하부측(3)의 교차되는 곡면을 중심으로 사각형 또는 원형으로 컷팅하여 완성한다.

따라서 상ㆍ하부측(2, 3)의 곡면(4, 4')은 동일한 곡면율, 굴절율 갖는게 바람직한다.

도 4는 본 발명 오목렌즈를 도시해 보인 사시도이고, 도 5는 본 발명 오목렌즈의 단면를 표시한 단면도이며, 도 6은 본 발명 오목렌즈를 원형으로 컷팅한 것을 도시해 보인 사시도이고, 도 7은 본 발명 오목렌즈에 비쳐진 피사체를 도시해 보인 평면도이다.

본 발명 오목렌즈(1)는 하부방향을 향해 정면에서 배면에는 하부방향을 향해 오목하게 곡면(4)이 형성되어 세로방향으로 피사체(5)의 상(像)이 길어보이는 상부측(2)과, 상기 상부측(2)의 하부에는 상부측(2)에 형성된 곡면(4)과 교차되게 좌측에서 우측에는 상부방향을 향해 오목하게 곡면(4')이 형성되어 가로방향으로 피사체가 길어보이는 하부측(3)이 일체로 형성되어 상ㆍ하부측(2, 3)을 통해 가로세로방향으로 결합된 피사체의 상(像)의 정확도 및 선명도를 높일 수 있는 구성이다.

상기 오록렌즈(1)는 교차된 곡면을 중심으로 사각형 또는 원형으로 컷팅하여 완성하면, 오목렌즈(1)가 사각형인 경우 중심에서 가장자리에 위치할 수 있도록 종래와 같이 길이비가 줄어드는게 아니라 늘어나 보정작업 없이 동일한 길이비를 제공하여 왜곡현상을 방지한다.

본 발명 오목렌즈(1)는 사각형상으로 비쳐진 피사체의 상(像)을 줌 아웃으로 확대하는 과정에서 사방으로 동일하게 길이비가 확대되어 종래와 같이 각면에 오목하게 형성되지않고 수직선상으로 형성되어 왜곡됨을 방지한다.

상기와 같이 피사체의 상(像)이 왜곡됨을 방지하는 이유는 상부측의 곡면이 세로방향으로 형성되고, 하부측의 곡면은 가로방향으로 형성되어 상ㆍ하부측을 통해 피사체를 비추면 상부측은 세로방향으로 길이가 늘어나고, 하부측은 가로방향으로 길이가 늘어나 가로와 세로가 결합되면 가로세로의 길이가 동일하여 왜곡현상이 발생하지않는다.

또한, 오목렌즈(1)는 하부측을 상부로, 상부측을 하부에 위치하도록 변경하여도 동일한 왜곡현상이 발생하지않은 동일한 효과가 얻을 수 있다.

또한, 오목렌즈(1)는 방향을 회전시켜도 피사체의 상(像)이 왜곡되지않아 방향의 영향을 전혀 받지않는다.

또한, 도면에 미도시에 하였으나 다른 실시예로 오목렌즈의 제조방법은 상면에는 정면에서 배면에는 하부방향을 향해 오목하게 곡면(4)이 형성되고, 저면은 평면상태로 형성되어 세로방향으로 피사체(5)의 상(像)이 길어보이게 상부측(2)을 성형하는 단계를 진행한다.

상기 상부측(2)의 하부에는 상면은 평면상태를 형성하고, 저면은 상부측(2)에 형성된 곡면(4)과 교차되게 하부방향을 향해 좌측에서 우측으로 볼록하게 곡면(4')이 형성되어 가로방향으로 피사체(5)의 상(像)이 길어보이는 하부측(3)을 성형하는 단계를 진행한다.

상기 상부측(2)의 저면과 하부측(3)의 상면을 접합하는 단계를 진행한다.

상기 상ㆍ하부측(2, 3)이 접합된 오목렌즈(1)를 사각형 또는 원형으로 커팅하는 단계를 진행한다.

도 8은 본 발명 오목렌즈를 사각형상으로 컷팅하여 결합된 상태를 도시해 보인 사시도이고, 도 9는 본 발명 오목렌즈를 원형으로 컷팅하여 결합된 상태를 도시해 보인 사시도이다.

본 발명 오목렌즈(1)는 관형상의 하우징 내부에는 상면은 평면상태이고, 저면에는 좌측과 우측사이에서 상부방향을 향해 오목하게 곡면(4')이 형성되어 상부에 위치한 오목렌즈(1)가 삽입된다.

상기 상부에 위치한 오목렌즈(1) 하부에는 이격된 상태에서 상면에는 정면과 배면사이에서 하부방향을 향해 오목하게 곡면(4)이 형성되고 저면은 평면상태로 형성되어 하부에 오목렌즈(1')가 삽입된다.

상기 하우징(6) 내부에 삽입되어 상하부에 위치한 오목렌즈(1, 1')의 곡면(4, 4')이 교차된다.

또한, 상하부에 위치한 오목렌즈(1, 1')는 교차된 곡면(4, 4')을 중심으로 사각형 또는 원형으로 컷팅하여 제공한다.

따라서 상하부에 위치한 오목렌즈(1, 1')중 상부에 위치한 곡면(4)은 세로방향으로 길이가 늘어나고, 하부에 위치한 곡면(4')은 가로방향으로 형성되어 상ㆍ하부측을 통해 피사체를 비추면 상부측은 세로방향으로 길이가 늘어나고, 하부측은 가로방향으로 길이가 늘어나 가로와 세로가 결합되면 가로세로의 길이가 동일하여 왜곡현상이 발생하지않는다.

상기 오록렌즈(1)는 휴대폰, 카메라, 광학센서, 이미지 센서, 자율주행 자동차, 천제 망원경, 현미경, 자동차 헤드라이트를 포함하여 산업전반에 적용이 가능하다.

도 10은 본 발명 볼록렌즈의 컷팅선을 도시해 보인 단면도로서, 교차된 곡면을 중심으로 컷팅선을 따라 사각형 또는 원형으로 컷팅한다.

상기와 같이 교차된 곡면을 중심으로 컷팅한 오목렌즈는 전체가 유효면적으로 왜곡현상을 방지하는 구성이다.

1, 1': 오목렌즈 2: 상부측
3: 하부측 4, 4': 곡면
5: 피사체 6: 하우징

Claims (7)

1. 오목렌즈의 제조방법에 있어서,
   금형에 의해 정면에서 배면에는 하부방향을 향해 곡면(4)이 형성되어 세로방향으로 피사체(5)의 상(像)이 길어보이는 상부측(2)과, 상기 상부측(2)의 하부에는 상부측(2)에 형성된 곡면(4)과 교차되게 좌측에서 우측에는 상부방향을 향해 곡면(4')이 형성되어 가로방향으로 피사체의 상(像)이 길어보이는 하부측(3)이 일체로 형성된 오목렌즈(1)를 성형하는 단계; 와
   상기 오록렌즈(1)에서 상부측(2)과 하부측(3)의 교차되는 곡면을 중심으로 사각형 또는 원형으로 컷팅하여 완성하는 것을 특징으로 하는 왜곡 현상을 방지하는 광학용 오목렌즈 제조방법.
2. 오목렌즈에 있어서
   하부방향을 향해 정면에서 배면에는 하부방향을 향해 오목하게 곡면(4)이 형성되어 세로방향으로 피사체(5)의 상(像)이 길어보이는 상부측(2)과, 상기 상부측(2)의 하부에는 상부측(2)에 형성된 곡면(4)과 교차되게 좌측에서 우측에는 상부방향을 향해 오목하게 곡면(4')이 형성되어 가로방향으로 피사체가 길어보이는 하부측(3)이 일체로 형성되어 상ㆍ하부측(2, 3)을 통해 가로세로방향으로 결합된 피사체의 상像)이 보이는 것을 특징으로 하는 왜곡 현상을 방지하는 광학용 오목렌즈.
3. 제 2항에 있어서, 상기 상ㆍ하부측(2, 3)의 곡면(4, 4')은 곡면율, 굴절율이 동일한 것을 특징으로 하는 왜곡 현상을 방지하는 광학용 오목렌즈.
4. 제 2항에 있어서, 상기 오목렌즈(1)는 교차된 곡면(4, 4')을 중심으로 사각형 또는 원형으로 형성된 것을 특징으로 하는 왜곡 현상을 방지하는 광학용 오목렌즈.
5. 오목렌즈의 제조방법에 있어서,
   상면에는 정면에서 배면에는 하부방향을 향해 오목하게 곡면(4)이 형성되고, 저면은 평면상태로 형성되어 세로방향으로 피사체(5)의 상(像)이 길어보이게 상부측(2)을 성형하는 단계; 와
   상기 상부측(2)의 하부에는 상면은 평면상태를 형성하고, 저면은 상부측(2)에 형성된 곡면(4)과 교차되게 하부방향을 향해 좌측에서 우측으로 볼록하게 곡면(4')이 형성되어 가로방향으로 피사체(5)의 상(像)이 길어보이는 하부측(3)을 성형하는 단계; 와
   상기 상부측(2)의 저면과 하부측(3)의 상면을 접합하는 단계; 와
   상기 상ㆍ하부측(2, 3)이 접합된 오목렌즈(1)를 사각형 또는 원형으로 커팅하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 왜곡 현상을 방지하는 광학용 오목렌즈 제조방법.
6. 관형상의 하우징 내부에는 상면은 평면상태이고, 저면에는 좌측과 우측사이에서 상부방향을 향해 오목하게 곡면(4')이 형성되어 상부에 위치한 오목렌즈(1); 와
   상기 상부에 위치한 오목렌즈(1) 하부에는 이격된 상태에서 상면에는 정면과 배면사이에서 하부방향을 향해 오목하게 곡면(4)이 형성되고 저면은 평면상태로 형성되어 하부에 오목렌즈(1')로 구성되어 상하부에 위치한 오목렌즈(1, 1')의 곡면(4, 4')이 교차된 것을 특징으로 하는 왜곡 현상을 방지하는 광학용 오목렌즈.
7. 제 6항에 있어서, 상기 상하부에 위치한 오목렌즈(1, 1')는 교차된 곡면(4, 4')을 중심으로 사각형 또는 원형으로 컷팅한 것을 특징으로 하는 왜곡 현상을 방지하는 광학용 오목렌즈.